近日，湖南發(fā)大學化學化工學院應用化學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展，采用富氮石墨烯碳氣凝膠負載FeNx原子簇（FeNx-CN/g-GEL）為燃料電池應用合理設計并規(guī)?；苽涞统杀?、高金屬利用率的原子尺度催化劑提供了新的方案。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）被公認為電動車的終極電源。作為燃料電池的一個重要反應， 氧還原反應（ORR）由于其緩慢的動力學過程，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中毒性等三個方面的限制。針對這些問題，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便易行的制備技術(shù)，是推動燃料電池技術(shù)應用的關(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載FeNx原子簇的方法，實現(xiàn)了氧還原催化活性位點FeNx在三維富氮多孔碳材料表面的原子級均勻分布，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）, 氧化原半波電位達到0.90V, 其性能優(yōu)于商業(yè)應用的Pt/C催化劑及目前已報道的非貴金屬催化劑。

 

洪敏的指導老師張小華教授、陳金華教授及課題組杜翠翠助理教授為共同通訊作者。該研究團隊長期致力于能源轉(zhuǎn)化儲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、超電容及電化學生物傳感、光電生物傳感等領域，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等國際頂級期刊發(fā)表論文多篇。

 

來源 湖南大學新聞網(wǎng)