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我院在高性能电催化剂材料的研制上取得新进展
发布时间:2018-11-30 18:50    阅读次数:
最近,我院张传玲副教授研究小组通过静电纺丝技术实现了双金属分子筛咪唑啉骨架纳米粒子(BMZIFs)的组装,并进一步制备了具有高催化活性和稳定性的Co/N掺杂多孔碳纤维。电。相关结果发表在Elsevier出版社的着名期刊《纳米能源》(Nano Energy 2018,55,226-233)中,标题为“电纺金属 - 有机骨架纳米粒子纤维及其衍生的用于氧还原反应的电催化剂”。 TR 图1:通过静电纺丝制备的MOF衍生的多孔掺杂碳纤维的示意图和形态表征。 TR 金属有机骨架(MOF)是由金属离子和有机配体形成的多孔超分子。由于其特殊的孔结构和高比表面积,在气体储存,催化,分离和传感领域备受关注。特别地,MOF颗粒不需要任何活化过程,并且在惰性气体气氛中直接煅烧以形成掺杂的多孔碳材料,并且具有大量的N-C或M-N-C活性位点。因此,MOF颗粒衍生碳材料在ORR催化中的性能已成为近年来的热点之一。然而,高温碳化过程常常导致MOF颗粒的多孔结构坍塌,导致催化有效面积减小,并且O2或电解质在催化剂中缓慢扩散,从而降低了衍生物的催化活性和稳定性。材料。因此,合理设计具有快速传质和稳定性的MOF衍生的电催化剂非常重要,这也是一个重大挑战。 TR 该团队通过简单的直接纺纱工艺将BMZIF组装成聚丙烯腈(PAN)纤维并将它们紧密排列。然后在惰性气体条件下通过高温煅烧制备Co/N掺杂多孔碳纤维(ES-CNCo),并通过调节BMZIF中的Zn/Co比和煅烧温度来优化组成和结构。由于BMZIF紧密堆积在电纺纤维中,因此衍生的ES-CNCo具有高比表面积和孔隙率以及大量的Co/N掺杂。此外,纤维的一维多孔结构有利于电子的传输和活性位点的暴露,并且PAN衍生的碳层进一步确保了循环期间催化剂的结构稳定性。结果表明,ES-CNCo表现出比非纺丝样品更好的电催化性能,特别是对于Zn:Co=5: 1和商业Pt/C摩尔比的样品。该催化剂与电催化性能相当,并且目标样品在碱性条件下表现出比Pt/C催化剂更好的催化稳定性和甲醇耐受性。 TR 图2:在碱性条件下样品的电催化性能。 TR 本研究提供了一种通过静电纺丝技术设计和构建具有高电化学性能的MOF衍生掺杂碳材料的新方法。所制备的材料在催化,超级电容器,锂离子电池和水分解领域中是重要的。应用前景。 TR TR 链接到论文:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551830747X
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