近日，湖南發(fā)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系碩士研究生洪敏在非貴金屬氧還原催化劑研究上獲得重要進(jìn)展，采用富氮石墨烯碳?xì)饽z負(fù)載FeNx原子簇（FeNx-CN/g-GEL）為燃料電池應(yīng)用合理設(shè)計(jì)并規(guī)?；苽涞统杀尽⒏呓饘倮寐实脑映叨却呋瘎┨峁┝诵碌姆桨?。相關(guān)成果以“Facile solution synthesis of FeNx atom clusters supported on nitrogen-enriched graphene carbon aerogel with superb electrocatlytic performance toward oxygen reduction reaction”為題發(fā)表于Journal of Materials Chemistry A（影響因子10.733,論文鏈接Journal of Materials Chemistry A, 2019, DOI: 10.1039/C9TA09104A)。

 

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）被公認(rèn)為電動(dòng)車的終極電源。作為燃料電池的一個(gè)重要反應(yīng)， 氧還原反應(yīng)（ORR）由于其緩慢的動(dòng)力學(xué)過程，目前車用燃料電池中常用的商用催化劑是貴金屬Pt/C催化劑。而大規(guī)模推廣燃料電池車的使用主要受限于Pt基催化劑在資源與成本、穩(wěn)定性、抗CO中毒性等三個(gè)方面的限制。針對(duì)這些問題，研究和發(fā)展低成本的新型高穩(wěn)定、高活性的非貴金屬催化劑及簡(jiǎn)便易行的制備技術(shù)，是推動(dòng)燃料電池技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和有效途徑。據(jù)此，洪敏等提出利用富氮的石墨烯氣凝膠負(fù)載FeNx原子簇的方法，實(shí)現(xiàn)了氧還原催化活性位點(diǎn)FeNx在三維富氮多孔碳材料表面的原子級(jí)均勻分布，獲得的FeNx-CN/g-GEL具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、催化活性和高的金屬利用率（840 mA mgFe-1at0.80V）, 氧化原半波電位達(dá)到0.90V, 其性能優(yōu)于商業(yè)應(yīng)用的Pt/C催化劑及目前已報(bào)道的非貴金屬催化劑。

 

洪敏的指導(dǎo)老師張小華教授、陳金華教授及課題組杜翠翠助理教授為共同通訊作者。該研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于能源轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存電極材料及生物傳感研究。研究方向包括質(zhì)子交換膜燃料電池、液體燃料電池、金屬-空氣電池、水電解催化、超電容及電化學(xué)生物傳感、光電生物傳感等領(lǐng)域，相關(guān)成果在Angewandte ChemieInternational Edition,Analytical Chemistry,Nanoscale,Biosensors and Bioelectronics,ACSAppliedMaterials &Interfaces,ChemicalCommunications,Journal of Materials Chemistry A,Electrochimica Acta等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表論文多篇。

 

來源 湖南大學(xué)新聞網(wǎng)