《電化學氧還原氮摻雜碳基催化劑合成及其催化性能研究》是依託北京理工大學，由楊文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電化學氧還原氮摻雜碳基催化劑合成及其催化性能研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：楊文
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對氮摻雜碳基氧還原催化劑存在活性位點密度低、催化活性較差和穩定性不佳等問題，提出高比表面積的氮摻雜碳基氧還原催化劑合成及其性能研究的課題，旨在製備具有高催化活性和高穩定性的氮摻雜碳基電化學氧還原催化劑。擬開發新的氮源，設計合成一系列高比表面積的氮摻雜碳基氧還原催化劑,增加活性位點處的氮含量和容積比表面積，實現增加催化劑的活性位點密度和催化劑利用率的目的；擬最佳化氮源、過渡金屬的含量和成分、及高溫熱解的升溫程式，製備具有Fe-N2+2、吡啶型或石墨型氮摻雜結構的氮摻雜碳基催化劑，研究促進氧還原的四電子催化過程的策略，實現提高催化劑的氧還原轉化率的目的。系統研究合成材料和方法對催化劑結構、催化性能和穩定性的影響；探索氮摻雜碳催化劑的活性位點結構，揭示催化劑結構與其氧還原催化性能和穩定性之間的構效關係。本研究成果將促進氮摻雜碳基氧還原催化劑開發及其在質子交換膜燃料電池中的套用。
結題摘要
本項目針對氮摻雜碳基氧還原催化劑存在活性位點密度低、催化活性較差和穩定性不佳等問題，提出高比表面積的氮磷摻雜碳基氧還原催化劑合成及其性能研究的課題，旨在製備具有高催化活性和高穩定性的氮摻雜碳基電化學氧還原催化劑。我們採用硬模板技術合成一系列高比表面積（639 -1117 cm2 g-1）的，氮磷摻雜碳基氧還原催化劑, 通過最佳化活性位點處的氮含量（3.2-6.8％）和磷含量（0.1-0.6％），實現增加催化劑的活性位點密度和催化劑利用率的目的，並採用XPS光電能譜結合電化學性能測試以及電化學毒性測試，對氮磷摻雜碳基氧還原催化劑催化活性位點結構進行了初步探討，我們認為所製備的2類磷氮摻雜催化劑具有較高吡啶型或吡咯石墨氮摻雜形態，該類氮摻雜形態對氧還原催化性能有較好的促進作用；在氧還原催化機理方面，以CoMn2O4鈷錳尖晶石氧化物作為一種模型催化劑，提出利用該類催化劑具有氧還原和氧析出雙功能催化特性和降解氧還原中間產物過氧化氫特性，製備具有高穩定CoMn2O4/CNTs複合物催化劑。
