自组装合成Fe-N-C-PANI有序介孔结构催化剂及其在酸性条件下的氧还原活性

摘要 采用乙醇挥发自组装法，以F127为模版，甲阶酚醛树脂为碳源，聚苯胺为配体，加入硝酸铁和硅酸盐，制备了有序多级孔的Fe-N-C-PANI催化剂.催化剂的成分和形貌表征结果表明，在热处理温度为800℃时，有序介孔的结构最清晰，拥有整齐的孔道和最高的比表面积（1007 m2/g）；XPS分析结果表明，吡啶氮原子和石墨氮原子含量（摩尔分数）为3.86%.热处理温度升高过程中Fe（Ⅲ）被还原，向单质Fe转化，并促进了N的掺杂，使碳化铁转化为Fe-Nx活性位点，提高了催化剂的氧还原反应（ORR）催化活性，热处理温度达到900℃时，过多的单质铁使其氧还原活性下降.在酸性溶液中，Fe-N-C-PANI-800催化剂的起始电位可达0.89 V，半波电势为0.81 V.有序介孔结构使催化剂更易石墨化，提高了材料的稳定性