分会

第三十三分会：基础电化学

摘要

在环境污染和能源匮乏的今天，兼有无污染和高效率优点的能量转换/存储装置，如质子交换膜燃料电池（PEMFC）[1]，电解水槽[2]以及超级电容器（SCs）[3]以及等受到极大关注。其中，零碳排放的H2−O2燃料电池成为氢经济体系中能量转化的首选装置之一。然而，缓慢的阴极氧还原（ORR）动力学进程限制了其广泛的应用。尽管铂族金属(PGM)催化剂在ORR中表现出良好的催化性能，但其稀缺储量和高昂成本阻碍了其大规模的应用。在非PGM电催化剂中，金属-氮-碳（M-N-C）材料，特别是Fe-N-C[1]，表现出与商用Pt/C相当甚至更好的ORR活性。稳定的单原子结构催化剂能最大限度的提升催化剂的利用率。 电催化ORR作为一类典型的异相催化反应，需要考虑传质和气（氧气）、液（电解液）、固（电极）三相界面的充分接触浸润。具有高比表面积、大孔容、可调的孔结构和孔径尺寸（2-50 nm）的介孔材料，其介观尺度的孔道结构不仅保证表面活性位点的充分暴露，同时利于反应中的氧气和电解液传质，提升反应动力学。因此，我们以(NH4)2Fe(SO4)2为铁源，以多巴胺为碳源和氮源，通过一种简便普适的配位辅助自聚合组装策略可制备得到比表面积高达494.7 m2 g-1，Fe-Nx活性位点高度分散且含量丰富的铁原子分散的介孔氮掺杂碳微球（简称meso-Fe−N−C），其ORR半波电势为0.846 V (vs RHE)，在0.1 M KOH中循环5000次后衰减可忽略不计，膜电极组件测试最大功率密度可达584 mW cm−2 (0.48 V)。

关键词

电催化

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