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Fe/N/C三维气凝胶自支撑催化剂的氧还原性能
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作者 姚熙晨 王书贤 +2 位作者 汪云 王诚 张创 《无机化学学报》 北大核心 2025年第7期1387-1396,共10页
以过硫酸铵引发吡咯单体原位聚合形成的三维多孔气凝胶为载体,以二茂铁为金属前驱体,在氩气气氛下通过高温热解法制备出系列不同铁负载量的Fe/N/C催化剂。结果表明,基于气凝胶载体制备的催化剂在酸性介质中展现出优异的氧还原反应(ORR)... 以过硫酸铵引发吡咯单体原位聚合形成的三维多孔气凝胶为载体,以二茂铁为金属前驱体,在氩气气氛下通过高温热解法制备出系列不同铁负载量的Fe/N/C催化剂。结果表明,基于气凝胶载体制备的催化剂在酸性介质中展现出优异的氧还原反应(ORR)活性及稳定性。当二茂铁载量为12 mg时制得的催化剂性能最佳,其半波电位达0.691 V(vs RHE),平均电子转移数为3.97,表明反应过程接近理想的四电子路径。另外,该催化剂经10000圈循环伏安测试后,半波电位仅衰减11 mV,展现出较好的电化学耐久性。 展开更多
关键词 非贵金属催化剂 fe/n/c催化剂 气凝胶 氧还原反应 燃料电池
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S掺杂促进Fe/N/C催化剂氧还原活性的实验与理论研究 被引量:4
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作者 陈驰 张雪 +2 位作者 周志有 张新胜 孙世刚 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1875-1883,共9页
向Fe/N/C非贵金属催化剂中再引入S掺杂是进一步提高其氧还原催化活性的有效方法。为了探究活性提高的原因,本文以三聚氰胺-甲醛树脂为前驱体,氯化钙为模板,氯化铁为铁源,通过添加硫氰化钾(KSCN)来控制热解催化剂的S掺杂量。通过对比分... 向Fe/N/C非贵金属催化剂中再引入S掺杂是进一步提高其氧还原催化活性的有效方法。为了探究活性提高的原因,本文以三聚氰胺-甲醛树脂为前驱体,氯化钙为模板,氯化铁为铁源,通过添加硫氰化钾(KSCN)来控制热解催化剂的S掺杂量。通过对比分析催化剂的物化性质,结合密度泛函理论(DFT)计算,分析S掺杂促进Fe/N/C催化剂氧还原活性的原因。透射电子显微镜(TEM)和N_2吸脱附等温线测试结果表明,S元素可抑制含铁纳米粒子的形成,促使形成多孔碳结构,提高比表面积。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,适量S前驱体可实现较高的S掺杂含量,得到最优的活性,过量的S反而会导致Fe和S的掺杂量同时降低,影响活性。DFT计算结果表明在Fe-N_4大环中引入S掺杂,可增强O_2分子和中间体OOH与Fe-N_4结构中的Fe的相互作用,促进形成Fe―O键,从而导致O―O键的键能显著降低,为后续反应O―O键的断裂提供可能,促进ORR反应的进行。 展开更多
关键词 氧还原反应 非贵金属催化剂 fe/n/c材料 S掺杂 密度泛函理论
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Fe/N/C氧还原催化剂的热稳定性及活性位结构 被引量:4
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作者 陈驰 赖愉姣 +2 位作者 周志有 张新胜 孙世刚 《电化学》 CSCD 北大核心 2017年第4期400-408,共9页
研制高活性的Fe/N/C氧还原催化剂对于降低燃料电池成本、实现商业化应用有重要意义.为实现Fe/N/C催化剂的理性设计,需要深入研究其活性位结构.本文发展一种研究活性位结构的新策略,以预先合成好的聚间苯二胺基Fe/N/C催化剂(Pm PDA-Fe Nx... 研制高活性的Fe/N/C氧还原催化剂对于降低燃料电池成本、实现商业化应用有重要意义.为实现Fe/N/C催化剂的理性设计,需要深入研究其活性位结构.本文发展一种研究活性位结构的新策略,以预先合成好的聚间苯二胺基Fe/N/C催化剂(Pm PDA-Fe Nx/C)为起始物,对其在1000~1500 o C高温下再次进行热处理并使其失活,通过关联催化剂热处理前后的结构变化与氧还原催化性能来揭示活性位结构.实验结果表明,随着热处理温度升高,活性中心结构被破坏,铁原子析出团聚并形成纳米颗粒,氮元素挥发损失,导致催化剂失活.XPS分析显示,低结合能含氮物种的含量与催化剂的ORR活性呈良好的正相关性,表明活性中心很可能是由吡啶N和Fe-N物种构成的. 展开更多
关键词 fe/n/c催化剂 氧还原反应 活性位 吡啶型n fe-n物种
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燃料电池Fe/N/C氧还原催化剂近十年研究进展 被引量:2
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作者 谢敏 晁自胜 《材料科学》 CAS 2020年第9期766-785,共20页
燃料电池阴极贵金属铂(Pt)基催化剂的高成本阻碍了其大规模商业化应用。铁和氮共掺杂的碳材料(Fe/N/C)在酸性条件下具有较高的活性和四电子选择性,使其成为最有可能替代铂的催化,近年来已经成为研究热点。为提高Fe/N/C催化剂的活性,创... 燃料电池阴极贵金属铂(Pt)基催化剂的高成本阻碍了其大规模商业化应用。铁和氮共掺杂的碳材料(Fe/N/C)在酸性条件下具有较高的活性和四电子选择性,使其成为最有可能替代铂的催化,近年来已经成为研究热点。为提高Fe/N/C催化剂的活性,创新策略被不断提出,金属有机框架(MOFs)和单原子催化剂(SACs)开始运用于催化剂的探究,Fe/N/C催化剂展现出更加优异的性能。由于氧还原过程的复杂以及热解产物的成分不确定性,Fe/N/C的催化机理和活性位点一直存在争议。近年来随着科技的进步,各种原位和非原位技术的运用,Fe/N/C的催化机理和活性位点逐渐清晰化。本文视角独特,详尽地介绍Fe/N/C近十年来研究进展,并且指出存在的主要问题,希望能为该类催化剂的优化设计指明方向。 展开更多
关键词 燃料电池 氧还原催化剂 fe/n/c 金属有机框架 单原子催化剂
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燃料电池阴极非铂Fe/N/C和Co/N/C电催化剂的研究进展 被引量:3
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作者 万术伟 张靖 邓棚 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1087-1092,共6页
质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极和阳极的电催化剂仍以铂为主,由于铂的价格昂贵,资源匮乏,这是造成PEMFC成本高的原因之一,大大限制了其被广泛地应用。降低贵金属催化剂用量,寻求廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主... 质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极和阳极的电催化剂仍以铂为主,由于铂的价格昂贵,资源匮乏,这是造成PEMFC成本高的原因之一,大大限制了其被广泛地应用。降低贵金属催化剂用量,寻求廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标。对于阴极催化剂,研究重点一方面是改进电极结构,提高催化剂的利用率,另一方面是寻求高效廉价的可替代贵金属的催化剂。介绍了一种非贵金属的阴极电催化剂(Fe/N/C和Co/N/C体系)的研究进展,包括制备方法的发展历程、载体的影响、前驱体的影响(Fe/Co)、热处理工艺的影响、催化活性的评价方法及催化机理初探和稳定性。该体系的催化剂由于原料来源广泛、价格低廉,使其受到了广泛的关注,同时其活性也相比早期的研究有了很大的提高,但是目前制约其应用的一大因素是其稳定性,这需要我们不断地努力才能实现该种非贵金属催化剂的应用。 展开更多
关键词 fe/n/c co/n/c 非贵金属催化剂 活性评价 催化机理
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A mesoporous Fe/N/CORR catalyst for polymer electrolyte membrane fuel cells 被引量:4
6
作者 石尉 王宇成 +3 位作者 陈驰 杨晓冬 周志有 孙世刚 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1103-1108,共6页
Fe/N/C is a promising non-platinum catalyst for the oxygen reduction reaction (ORR). Even so, mass transfer remains a challenge in the application of Fe/N/C to proton exchange membrane fuel cells, due to the high ca... Fe/N/C is a promising non-platinum catalyst for the oxygen reduction reaction (ORR). Even so, mass transfer remains a challenge in the application of Fe/N/C to proton exchange membrane fuel cells, due to the high catalyst loadings required. In the present work, mesoporous Fe/N/C was syn- thesized through heat treatment of K]600 carbon black coated with poly-2-aminobenzimidazole and FeC13. The as-prepared Fe/N/C possesses a unique hollow-shell structure that contains a buffer zone allowing both water formation and vaporization, and also facilitates the mass transfer of gas- eous oxygen. This catalyst generated an oxygen reduction reaction activiW of 9.21 A/g in conjunc- tion with a peak power density of 0.71 W/cm2. 展开更多
关键词 fe/n/c catalystnon-platinum catalystOxygen reduction reactionMesoporeHollow-shell structure
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Fe/N/C材料在质子交换膜燃料电池中阴极催化剂的研究进展 被引量:1
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作者 李宬志 冯骞 +1 位作者 李超 刘伟京 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期991-995,共5页
从ORR反应的机理出发,结合Fe/N/C材料的制备方式,从活性位点角度分析了Fe/N/C材料高效氧还原电催化的机制,并针对在高性能Fe/N/C材料开发过程中存在的各种稳定性问题进行阐述。对于Fe/N/C催化剂在燃料电池中的应用前景提出建议和展望,... 从ORR反应的机理出发,结合Fe/N/C材料的制备方式,从活性位点角度分析了Fe/N/C材料高效氧还原电催化的机制,并针对在高性能Fe/N/C材料开发过程中存在的各种稳定性问题进行阐述。对于Fe/N/C催化剂在燃料电池中的应用前景提出建议和展望,为今后Fe/N/C材料的发展提供了参考。 展开更多
关键词 fe/n/c材料 氧还原反应 质子交换膜燃料电池 活性位点 电催化
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Highly efficient Fe/N/C catalyst using adenosine as C/N-source for APEFC
8
作者 Huan Ren Ying Wang +3 位作者 Xun Tang Juntao Lu Li Xiao Lin Zhuang 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第4期616-621,共6页
An environmentally friendly precursor, adenosine, has been used as a dual source of C and N to synthesize nitrogen-doped carbon catalyst with/without Fe. A hydrothermal carbonization method has been used and water is ... An environmentally friendly precursor, adenosine, has been used as a dual source of C and N to synthesize nitrogen-doped carbon catalyst with/without Fe. A hydrothermal carbonization method has been used and water is the carbonization media. The morphology of samples with/without Fe component has been compared by HRTEM, and the result shows that Fe can promote the graphitization of carbon. Further electro-chemical test shows that the oxygen reduction reaction(ORR) catalytic activity of Fe-containing sample(C–Fe N) is much higher than that of the Fe-free sample(C–N). Additionally, the intermediates of C–Fe N formed during each synthetic procedure have been thoroughly characterized by multiple methods,and the function of each procedure has been discussed. The C–Fe N sample exhibits high electro-catalytic stability and superior electro-catalytic activity toward ORR in alkaline media, with its half-wave potential 20 mV lower than that of commercial Pt/C(40 wt%). It is further incorporated into alkaline polymer electrolyte fuel cell(APEFC) as the cathode material and led to a power density of 100 m W/cm;. 展开更多
关键词 n-doped carbon catalyst ORR Fuel cell Alkaline polymer electrolyte fe/n/c
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The degradation of cathodic Fe/N/C catalyst in PEMFCs:The evolution of remanent active sites after demetallation
9
作者 Xiaohua Yang Wentao Sun +5 位作者 Jiatang Chen Yang Gao Rongxian Zhang Qun Luo Tao Lyu Lei Du 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第6期100-106,共7页
The state-of-the-art Fe/N/C catalyst has presented comparable initial cathode performance to the benchmark Pt/C catalyst in proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs).However,the major bottleneck is its significant a... The state-of-the-art Fe/N/C catalyst has presented comparable initial cathode performance to the benchmark Pt/C catalyst in proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs).However,the major bottleneck is its significant activity decay in real-world PEMFC cells.The superposed“fast decay”and“slow decay”have been well documented to describe the degradation process of Fe/N/C catalysts during PEMFC operation.The fast decay has been well understood in close relation to the demetallation at the initial 15-h stability test.Nevertheless,it is still unclear how the remanent active sites evolve after demetallation.To this end,the catalyst performance and evolution of a typical Fe/N/C active site were herein investigated through postmortem characterizations of the membrane electrode assemblies(MEAs)after different operations.It is presented that 1 bar pressure and 80℃ temperature are the optimized conditions for Fe/N/C MEA.Particularly,the“fast decay”in the initial 15 h is immune to the various operating parameters,while the“slow decay”highly depends on the applied temperature and pressure.According to the X-ray absorption spectra(XAS)analysis and stability test of MEA,the gradual evolution of Fe-N coordination to Fe-O is found correlated with the“slow decay”and accounts for the catalyst decay after the demetallation process. 展开更多
关键词 fe/n/c Stability Decay mechanism Metal oxidation PEMFcS
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N掺杂TiO_(2)-Fe_(2)O_(3)/C光催化剂的制备及其光催化降解性研究 被引量:2
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作者 李洁 张佳 +1 位作者 陈连喜 吕博 《化工新型材料》 北大核心 2025年第2期210-214,共5页
为寻找一种简便且具有良好孔结构的光催化剂合成路径,提升并拓宽其光催化应用范围,通过将N掺杂的双金属Ti-Fe MOFs在500℃的空气气氛中直接热解制备N掺杂TiO_(2)-Fe_(2)O_(3)/C纳米结构。获得的产物显示出独特的树枝状结构,且具有较大... 为寻找一种简便且具有良好孔结构的光催化剂合成路径,提升并拓宽其光催化应用范围,通过将N掺杂的双金属Ti-Fe MOFs在500℃的空气气氛中直接热解制备N掺杂TiO_(2)-Fe_(2)O_(3)/C纳米结构。获得的产物显示出独特的树枝状结构,且具有较大比表面积和良好的介孔结构。同时,红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)结果证实,在空气条件下煅烧后,衍生物仍保留了N和C成分。此外,将制备的N掺杂树枝状双金属结构多孔材料作为光催化剂用于降解亚甲基蓝(MB)染料。结果表明:N掺杂TiO_(2)-Fe_(2)O_(3)/C比N掺杂非Fe参与的TiO_(2)/C和非N非Fe掺杂TiO_(2)/C具有更好的光催化性能,且N掺杂TiO_(2)-Fe_(2)O_(3)/C对MB染料的有效降解率达到81%。 展开更多
关键词 Ti基-MOFs fe基-MOFs TiO_(2)-fe_(2)O_(3)/c n掺杂 光催化
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质子交换膜燃料电池Fe-N-C催化剂活性位点润湿性、黏附性及三相界面传质研究
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作者 黄东 耿莉敏 吕强 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第10期148-159,共12页
为考察质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂Fe-N-C构成的阴极催化层三相界面稳定性和传质性能,以沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)为前驱体,引入氧化石墨烯,在800~1200℃温度范围内采用热合成方法制备了一系列Fe-N-C催化剂,通过电化学测试... 为考察质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂Fe-N-C构成的阴极催化层三相界面稳定性和传质性能,以沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)为前驱体,引入氧化石墨烯,在800~1200℃温度范围内采用热合成方法制备了一系列Fe-N-C催化剂,通过电化学测试和形貌表征,筛选出氧还原反应催化活性最佳的组别,并分析了其代表性活性位点Fe_(3)N。通过分子动力学模拟,探究了包含Fe_(3)N的阴极催化层三相界面内部传质过程以及决定该结构稳定性的活性位点表面润湿能力及其与离聚物间黏附性。研究结果表明:1000℃热解获得的Fe-N-C-1000催化剂具有最佳催化活性,其极限电流密度为5.18 mA/cm^(2),半波电位为0.86 mV,反应以4电子途径进行;Fe-N-C-1000继承了ZIF-8的十二面体结构,且存在大量孔径约3.9 nm的介孔,其代表性活性位点为Fe_(3)N;在298、358 K下,Fe_(3)N活性位点表面呈现良好亲水性,无论平整表面或纳米颗粒结构,Fe_(3)N和Nafion离聚物间的黏附性均强于Pt;在包含Fe_(3)N的三相界面中,H_(3)O+和O_(2)的扩散系数显著高于Pt/C催化剂三相界面;Fe_(3)N纳米颗粒对H_(3)O+和O_(2)也具有更强吸附能力。该研究结果可为Fe-N-C催化剂活性位点筛选和分子尺度性能评估提供参考。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 fe-n-c催化剂 氧还原反应 分子动力学模拟 三相界面 黏附性 扩散系数
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Fe-N-C单原子催化剂电催化亚硝酸盐制氨
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作者 王雪佳 杨级 +2 位作者 蒋远 董金超 李剑锋 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期128-136,共9页
[目的]为进一步拓展单原子催化剂在亚硝酸盐还原制氨领域的应用,提出了一种铁-氮-碳(Fe-N-C)单原子催化剂电催化亚硝酸盐还原制氨的新体系.[方法]以二氧化硅为硬模板,2,6-二氨基吡啶为碳氮前驱体,硝酸铁为金属盐,通过“热解-刻蚀”策略... [目的]为进一步拓展单原子催化剂在亚硝酸盐还原制氨领域的应用,提出了一种铁-氮-碳(Fe-N-C)单原子催化剂电催化亚硝酸盐还原制氨的新体系.[方法]以二氧化硅为硬模板,2,6-二氨基吡啶为碳氮前驱体,硝酸铁为金属盐,通过“热解-刻蚀”策略制备了Fe-N-C单原子催化剂,并将其应用于亚硝酸盐制氨反应.[结果]多种结构表征结果显示,Fe-N-C催化剂表面的Fe物种呈现高度分散特征并以单原子形式存在.此外,Fe物种的化学环境主要是+2和+3价混合态,且通过与4个吡啶氮配位而稳定存在,即Fe-N-C催化剂的金属中心微观配位环境为Fe-N4结构.与纯氮碳(N-C)载体相比,本研究制备的Fe-N-C催化剂具有优异的亚硝酸盐还原性能,不仅表现出更高的起始还原电位(0 V vs可逆氢电极),具有接近100%的产氨法拉第效率和高的氨产率[8.4 mg/(h·cm^(2))],并且在连续20次催化循环测试中显示出优异的催化稳定性.[结论]本研究制备的Fe-N-C单原子催化剂对亚硝酸盐还原制氨具有优异的电催化活性,其高活性可能来源于对NO_(2)^(-)的显著吸附,并进一步促进活性氢参与脱氧加氢过程.该Fe-N-C单原子催化亚硝酸盐还原体系可为后续合成氨的活性中心设计提供指导方向. 展开更多
关键词 fe-n-c单原子催化剂 电催化 亚硝酸盐还原 合成氨
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硅烷偶联剂衍生Fe-N-C阴极电芬顿降解罗丹明B
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作者 马家乐 周鹏飞 +1 位作者 陈帝好 严祥辉 《水处理技术》 北大核心 2025年第4期85-91,共7页
以硅烷偶联剂、三嵌段共聚物F127、邻氨基苯酚为主要前驱体,通过水热法结合热裂解、碱刻蚀合成了系列Fe-N-C材料,研究了F127平均分子量、Fe-N-C材料结构性质与其电催化氧还原反应(ORR)和在电芬顿(EF)系统降解罗丹明B(Rh B)性能间的合成... 以硅烷偶联剂、三嵌段共聚物F127、邻氨基苯酚为主要前驱体,通过水热法结合热裂解、碱刻蚀合成了系列Fe-N-C材料,研究了F127平均分子量、Fe-N-C材料结构性质与其电催化氧还原反应(ORR)和在电芬顿(EF)系统降解罗丹明B(Rh B)性能间的合成-结构-性能关系。结果表明,随着F127平均分子量的增加,制备的Fe-N-C微球的物相及碳结构几乎不受其影响,但总体上Fe-N-C微球分散度变高,颗粒尺寸变小,而其表面氮含量和比表面积都呈现出先增加再降低的趋势;其中利用中等平均分子量(Mn~2900)的F127获得的Fe-N-C材料(APD/o APF/F_(2)-Fe_(1.5)-HT2)兼具有较好的球形度、较高的石墨化程度、最高的氮含量和比表面积以及极低的晶态铁物种含量;相应地,APD/o APF/F_(2)-Fe_(1.5)-HT2以4e-反应途径催化ORR且展示出媲美商业Pt/C催化剂的活性;上述系列Fe-N-C微球作为阴极在EF中也能够实现对Rh B的有效降解,尤其APD/o APF/F_(2)-Fe_(1.5)-HT2在90 min降解Rh B的百分率达92.7%,且显示出良好的循环稳定性。 展开更多
关键词 硅烷偶联剂 三嵌段共聚物F127 fe-n-c催化剂 氧还原反应 电芬顿 罗丹明B
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石墨烯负载Fe-N/C复合型氧还原催化剂 被引量:3
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作者 李赏 李沛 +2 位作者 赵伟 康欢 潘牧 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1737-1742,共6页
采用浸渍法,以聚吡咯为配体,在合成过程中掺入氧化石墨烯,制备了具有三明治结构的NG/Fe-N/C复合型催化剂,通过石墨烯和Fe-N/C之间的协同效应,提高了复合型催化剂的氧还原活性和耐久性能.采用XRD,SEM,TEM和XPS等方法对催化剂的化学成分... 采用浸渍法,以聚吡咯为配体,在合成过程中掺入氧化石墨烯,制备了具有三明治结构的NG/Fe-N/C复合型催化剂,通过石墨烯和Fe-N/C之间的协同效应,提高了复合型催化剂的氧还原活性和耐久性能.采用XRD,SEM,TEM和XPS等方法对催化剂的化学成分、物理结构和形貌进行了表征.结果表明,当氧化石墨烯的掺入质量分数为25%,热处理温度为800℃时,催化剂具有最佳氧还原活性.循环伏安加速测试表明,NG/Fe-N/C-25催化剂稳定性优于商业20%Pt/C催化剂.NG/Fe-N/C-25催化剂的氮含量为5.17%,其中,石墨氮和吡啶氮的含量分别占44.35%和32.66%,较高的石墨氮和吡啶氮含量使催化剂具有优良的氧还原反应(ORR)催化活性和稳定性. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 聚吡咯 掺氮石墨烯 氧还原反应 稳定性 三明治结构nG/fe-n/c催化剂
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空气气氛下钒钛铁精矿碳热还原制备Fe-Ti(C,N)复合粉末 被引量:4
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作者 吴恩辉 朱荣 +3 位作者 杨绍利 李宏 李军 侯静 《钢铁钒钛》 CAS 北大核心 2016年第1期46-50,共5页
以钒钛铁精矿和煤粉为原料,在空气气氛下通过碳热还原法制备Fe-Ti(C,N)复合粉末。通过还原产物X射线衍射分析,对空气气氛下还原温度和配碳量对钒钛铁精矿碳热还原的反应过程以及物相演变进行了研究。结果表明,随着温度的升高,反应过程... 以钒钛铁精矿和煤粉为原料,在空气气氛下通过碳热还原法制备Fe-Ti(C,N)复合粉末。通过还原产物X射线衍射分析,对空气气氛下还原温度和配碳量对钒钛铁精矿碳热还原的反应过程以及物相演变进行了研究。结果表明,随着温度的升高,反应过程中的物相演变过程为:Fe_3O_4→Fe,Fe TiO_3→Fe Ti_2O_5→Ti_4O_7→Ti_2O_3→Ti(C,N),配碳量是使反应体系处于气相平衡的关键因素。在配碳量<25%时,体系内CO、CO_2和N2的分压不能达到平衡或维持反应平衡的时间很短,钒钛铁精矿不能被还原或只能部分被还原为Ti(C,N)。在还原温度1 500℃,还原时间30 min,配碳量30%的条件下,还原产物中Ti C_(1-x)N_x的颗粒尺寸约为3μm,Ti C_(1-x)N_x的C/N值为0.491 5,x=0.67。 展开更多
关键词 复合材料 fe-Ti(c n) 钒钛铁精矿 碳热还原 配碳量
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Accelerated oxygen reduction on Fe/N/C catalysts derived from precisely-designed ZIF precursors 被引量:7
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作者 Ergui Luo Chen Wang +7 位作者 Yang Li Xian Wang Liyuan Gong Tuo Zhao Zhao Jin Junjie Ge Changpeng Liu Wei Xing 《Nano Research》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第9期2420-2426,共7页
Fe/N/C material is the most competitive alternative to precious-metal catalysts for oxygen reduction.In view of the present consensus on active centers,further effort is directed at maximizing the density of single Fe... Fe/N/C material is the most competitive alternative to precious-metal catalysts for oxygen reduction.In view of the present consensus on active centers,further effort is directed at maximizing the density of single Fe atoms.Here,the imperfections in commonly used doping strategy of Fe for the synthesis of zeolitic imidazolateframework(ZIF)-derived Fe/N/C catalysts are revealed.More importantly,a strikingly improved catalyst is obtained by a‘second pyrolysis’method and delivers a half-wave potential of 0.825 V(vs.RHE)in acidic media.The strong confinement effect of carbonaceous host accounts for the formation of dense single-atom sites and thus the high activity.Our findings will potentially facilitate future improvement of M/N/C catalysts. 展开更多
关键词 ELEcTROcATALYSIS fuel cells oxygen reduction fe/n/c single-atom catalysts
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Fluorescence detection of hydroxyl radical generated from oxygen reduction on Fe/N/C catalyst 被引量:7
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作者 Li-Na Chen Wen-Song Yu +7 位作者 Tao Wang Xiao-Dong Yang Hui-Juan Yang Zhi-Xin Chen Tan Wang Na Tian Zhi-You Zhou Shi-Gang Sun 《Science China Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第2期198-202,共5页
Pyrolyzed Fe/N/C catalyst has been considered as the most promising candidate to replace Pt for oxygen reduction reaction(ORR) in fuel cells.However,poor stability of Fe/N/C catalyst,mainly attributed to the oxidation... Pyrolyzed Fe/N/C catalyst has been considered as the most promising candidate to replace Pt for oxygen reduction reaction(ORR) in fuel cells.However,poor stability of Fe/N/C catalyst,mainly attributed to the oxidation corrosion by aggressive ·OH radical,severely hampers its applications.However,the exact mechanism for generation of ·OH is unclear yet.Herein,we developed a fluorescent method to effectively detect ·OH generated from ORR on Fe/N/C catalyst by using coumarin as a fluorescent probe.A great difference in potential dependence between ·OH and H2O2 generated from the ORR was observed,which suggests that ·OH is not generated from the decomposition of H2O2 as traditional viewpoint. 展开更多
关键词 oxygen reduction reaction fe/n/c catalysts RADIcAL cOUMARIn fluorescent probe
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热处理温度对Fe-N-C-t催化ORR性能的影响及动力学研究 被引量:1
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作者 张晶 马飞 +1 位作者 柳璐 张蓉 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1195-1200,共6页
选用天然高分子化合物壳聚糖(CS)与水杨醛(salicylaldehyde)反应生成壳聚糖水杨醛席夫碱(CS-Sal),CS-Sal又与过渡金属Fe盐发生螯合反应,得到壳聚糖水杨醛席夫碱Fe配合物(Fe-CS-Sal)。将Fe-CS-Sal负载于活化的高纯石墨上,在N2氛围中进行... 选用天然高分子化合物壳聚糖(CS)与水杨醛(salicylaldehyde)反应生成壳聚糖水杨醛席夫碱(CS-Sal),CS-Sal又与过渡金属Fe盐发生螯合反应,得到壳聚糖水杨醛席夫碱Fe配合物(Fe-CS-Sal)。将Fe-CS-Sal负载于活化的高纯石墨上,在N2氛围中进行不同温度的热处理,得到系列催化剂Fe-N-C-t(t=200℃,400℃,600℃,800℃,1000℃)。运用循环伏安法(CV)、计时库仑法(CC)研究了Fe-N-C-t催化剂电催化氧还原反应(ORR)的催化性能,并结合FT-IR、XRD结构表征,探索了Fe-N-C-t催化剂电催化ORR的催化活性位。结果表明,催化剂Fe-N-C-1000对ORR的电催化活性最好。同时根据循环伏安法和计时电流法计算得出ORR的动力学参数,提出了在此催化剂上可能发生的ORR的催化机理。 展开更多
关键词 热处理 fe-n-c-t 电化学 催化剂 氧还原 动力学
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Interface engineering of plasmonic induced Fe/N/C-F catalyst with enhanced oxygen catalysis performance for fuel cells application 被引量:3
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作者 Xue Yin Ligang Feng +6 位作者 Wen Yang Yuanxi Zhang Haiyan Wu Le Yang Lei Zhou Lin Gan Shaorui Sun 《Nano Research》 SCIE EI CSCD 2022年第3期2138-2146,共9页
The low intrinsic activity of Fe/N/C oxygen catalysts restricts their commercial application in the fuel cells technique;herein,we demonstrated the interface engineering of plasmonic induced Fe/N/C-F catalyst with pri... The low intrinsic activity of Fe/N/C oxygen catalysts restricts their commercial application in the fuel cells technique;herein,we demonstrated the interface engineering of plasmonic induced Fe/N/C-F catalyst with primarily enhanced oxygen reduction performance for fuel cells applications.The strong interaction between F and Fe-N4 active sites modifies the catalyst interfacial properties as revealed by X-ray absorption structure spectrum and density functional theory calculations,which changes the electronic structure of Fe-N active site resulting from more atoms around the active site participating in the reaction as well as super-hydrophobicity from C–F covalent bond.The hybrid contribution from active sites and carbon support is proposed to optimize the three-phase microenvironment efficiently in the catalysis electrode,thereby facilitating efficient oxygen reduction performance.High catalytic performance for oxygen reduction and fuel cells practical application catalyzed by Fe/N/C-F catalyst is thus verified,which offers a novel catalyst system for fuel cells technique. 展开更多
关键词 interface engineering fe/n/c catalyst cF_(4)plasma treatment three-phase microenvironment proton exchange membrane fuel cells
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以Fe-N/C为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池 被引量:1
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作者 田永梅 徐暘 +2 位作者 高原 曹殿学 王贵领 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1125-1127,共3页
以铝合金为阳极,Fe-N/C为阴极组装了金属过氧化氢半燃料电池,研究了H2O2浓度、KOH浓度、电解液流速及测试温度对电池性能的影响。结果表明,过氧化氢浓度为0.6 mol/L、KOH浓度为3 mol/L、电解液流速为80 mL/min时电池的开路电压为1.3 V,... 以铝合金为阳极,Fe-N/C为阴极组装了金属过氧化氢半燃料电池,研究了H2O2浓度、KOH浓度、电解液流速及测试温度对电池性能的影响。结果表明,过氧化氢浓度为0.6 mol/L、KOH浓度为3 mol/L、电解液流速为80 mL/min时电池的开路电压为1.3 V,最大功率密度达到51 mW/cm2。恒电流放电表明电池在碱性溶液中稳定性良好。 展开更多
关键词 Al-H2O2半燃料电池 fe-n/c阴极催化剂 H2O2电还原
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