固相研磨法制备Co-N掺杂介孔碳氧还原催化剂实验

王 燕, 王琦璟, 高艳丽, 王雨欣, 杨 懿, 王海文

(华东理工大学 化学与分子工程学院，上海 200237)

0 引 言

燃料电池具有环境友好、启动快速、寿命长、功率密度大、能量密度高等优点，因而受到了人们的广泛关注[1-3]。其阴极上氧还原反应(ORR)的催化剂决定了电池性能的优劣，从而决定了能量转化效率以及电池成本的高低。目前广泛应用的ORR电催化剂是铂或铂的合金[4-5]，但铂等贵金属不但价格昂贵、资源紧缺，且易中毒，稳定性差，造成燃料电池开发成本过高，因此在不降低催化性能的前提下寻求来源广泛、价格低廉的电催化剂替代材料，以减少或取代贵金属铂的使用是一项十分具有机遇和挑战的工作。本文以Salen-Co为钴、氮、碳的唯一前驱物，二维六方孔道结构的介孔二氧化硅SBA-15为硬模板，通过固相研磨法高温热分解Salen-Co，之后除去二氧化硅，得到了钴—氮共掺杂的石墨化的有序介孔碳材料。Salen-Co具有高共轭结构和化学稳定性,表现出了良好的电催化活性，高温热分解就会使得氮与过渡金属反应形成M-Nx结构[6]，该结构提供了大量活性位点并且有利于电子传输[7-8]。更为重要的是，固相研磨法是一种简易的、成本低廉的合成方法，本文将固相研磨法引入到合成介孔氧还原催化剂中，大大降低了催化剂合成成本，利于此种性能优良的氧还原催化剂大规模工业化生产。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂：P123(上海晶纯生化股份有限公司，AR)，盐酸(江苏永华精细化学品有限公司，AR)，无水乙醇(永华化学科技有限公司，AR)，正硅酸乙酯、醋酸钴、乙二胺、水杨醛、氢氧化钠(国药集团化学试剂有限公司，AR)，异丙醇(上海凌峰化学试剂有限公司，AR)。……