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Brönsted酸性离子液体活化电极催化制氢性能研究
陈佳志 , 孟玲祎 , 王雅静 , 孟晋磊 , 江峰 , 楚哲 , 刘洪涛
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.160671
分别采用玻碳(GC)、铂(Pt)和金(Au)电极研究了在Brönsted酸性离子液体[HMIm]HSO4中电解水制氢的催化活性,活性大小为Pt >Au >>GC。水中离子液体的含量对析氢电流影响很大,当[HMIm]HSO4含量为30%(V/V)时,Pt电极催化电解水产氢的阈值电位高达-0.3 V(Ag丝为准参比电极,Ag QRE),在-0.5 V(Ag QRE)处电流密度高达110.52 mA/cm2,为相同条件下Au电极的15倍,GC电极的650倍。计算结果表明,Pt电极在该电解液中的反应活化能为5.68 kJ/mol。电极的高催化活性与[HMIm]HSO4电离产生的质子有关,使水以H3O+的形式捕集电子,效率更高。
关键词: 电解水, 制氢, 酸性离子液体, 催化活性, 活化能
银耳状Fe-N-C复合催化剂的制备及催化氧还原性能研究
黄燕平 , 苑红艳 , 张健 , 杨亚辉 , 刘洪涛
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.170279
以无机铁盐和邻苯二胺为基础原料,经铁(Ⅲ)基螯合前驱体热解反应,制备出Fe-N-C复合催化剂。经扫描电镜观察,带有折褶的碳微纳米片相互交迭,形成银耳状的三维自支撑结构。氮气吸脱附测试表明此结构富含微孔和介孔,比表面积可达290 m2/g。通过X射线衍射(XRD)确证石墨化C和多晶Fe3C作为催化剂主相存在,X射线光电子能谱(XPS)进一步揭示N原子主要以石墨N和吡啶N形式掺杂到C骨架中。电化学测试表明银耳状Fe-N-C复合催化剂在碱性条件下催化氧还原反应为四电子过程,其催化活性可媲美商业Pt/C催化剂。经过2000次氧还原测试后,催化极限电流衰减小于5%,并且半波电势仅负移5 mV(商业Pt/C催化剂负移35 mV),表现出优异的氧还原催化稳定性。
关键词: 氧还原反应, Fe-N-C复合催化剂, 多孔结构, 催化活性, 催化稳定性