过渡金属/氮掺杂石墨的制备及电催化氧还原

用简单的化学方法制备了过渡金属（TM）壳聚糖水杨醛席夫碱配合物，然后以此配合物为金属源和N源、以硝酸预处理石墨为载体，经热处理后制备了过渡金属/氮掺杂石墨催化剂TM-N-C-t (TM=Co, Ni, Cu; t=200, 400, 600, 800,1000℃)。以此催化剂为修饰剂制备了玻碳修饰电极，并用循环伏安法(CV)研究了催化剂TM-N-C-t的电化学行为和电催化氧还原(ORR)的催化性能，催化剂的组成和结构采用TG，FT-IR，XRD，XPS等技术进行了表征。研究结果表明，催化剂TM-N-C-t对ORR均显示不同程度的催化活性，其中以1000℃热处理的钴基催化剂Co-N-C-1000的催化活性最好，其活性已接近相同条件下的商用催化剂JM 20%Pt/C，催化活性位主要为Co-N-C。根据扩散控制的不可逆反应的循环伏安行为，计算得到了TM-N-C-t催化剂电催化ORR的动力学参数，并以此提出了氧还原催化反应的机理，在活性最好的催化剂Co-N-C-1000修饰电极上，氧气以4e转移途径被还原为水。