热处理温度对锂氧气电池用Co-N/C催化剂催化性能的影响

阳炳检 王红 李磊 黄博文 廖小珍 何雨石 马紫峰

引用本文: 阳炳检, 王红, 李磊, 黄博文, 廖小珍, 何雨石, 马紫峰. 热处理温度对锂氧气电池用Co-N/C催化剂催化性能的影响[J]. 物理化学学报, 2014, 30(1): 150-156. doi: 10.3866/PKU.WHXB201311142 shu
Citation:  YANG Bing-Jian, WANG Hong, Li Lei, HUANG Bo-Wen, LIAO Xiao-Zhen, HE Yu-Shi, MA Zi-Feng. Influence of Calcination Temperature on Performances of Co-N/C Electrocatalysts for Li/O2 Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(1): 150-156. doi: 10.3866/PKU.WHXB201311142 shu

热处理温度对锂氧气电池用Co-N/C催化剂催化性能的影响

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2014CB932303) (973) (2014CB932303)

    国家自然科学基金(21073120,21336003,21006063)资助 (21073120,21336003,21006063)

摘要:

开发低成本、高效的空气电极催化剂是发展锂空气电池的关键课题之一. 采用邻菲咯啉(phen)为配体制备Co(phen)2配合物,负载于BP2000 碳载体上,并分别在600、700、800 和900 ℃的温度下进行热处理,制备得到碳支撑的Co-N催化剂(Co-N/C). 对催化剂的氧还原反应/析氧反应(ORR/OER)活性进行了表征,并且与典型的CoTMPP/C催化剂进行了比较. 同时研究了煅烧温度对Co-N/C催化剂的组成和结构的影响. 电化学测试结果表明,热处理温度为700-800 ℃时催化剂具有较好的电化学性能. Co-N/C催化剂具有电化学性能优良与低成本的特点,是一种良好的锂氧气电池催化剂.

English

    1. [1]

      (1) Armand, M.; Tarascon, J. M. Nature 2008, 451, 652. doi: 10.1038/451652a

      (1) Armand, M.; Tarascon, J. M. Nature 2008, 451, 652. doi: 10.1038/451652a

    2. [2]

      (2) Lee, J. S.; Kim, S. T.; Cao, R.; Choi, N. S.; Liu, M.; Lee, K. T.;Cho, J. Adv. Energy Mater. 2011, 1, 34. doi: 10.1002/aenm.201000010(2) Lee, J. S.; Kim, S. T.; Cao, R.; Choi, N. S.; Liu, M.; Lee, K. T.;Cho, J. Adv. Energy Mater. 2011, 1, 34. doi: 10.1002/aenm.201000010

    3. [3]

      (3) Peng, Z.; Freunberger, S. A.; Chen, Y.; Bruce, P. G. Science2012, 337, 563. doi: 10.1126/science.1223985(3) Peng, Z.; Freunberger, S. A.; Chen, Y.; Bruce, P. G. Science2012, 337, 563. doi: 10.1126/science.1223985

    4. [4]

      (4) Wang, H.; Liao, X. Z.; Li, L.; Chen, H.; Jiang, Q. Z.; He, Y.;Ma, Z. F. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A1874.(4) Wang, H.; Liao, X. Z.; Li, L.; Chen, H.; Jiang, Q. Z.; He, Y.;Ma, Z. F. J. Electrochem. Soc. 2012, 159, A1874.

    5. [5]

      (5) Lu, J.; Qin, Y.; Du, P.; Luo, X.;Wu, T.; Ren, Y.;Wen, J.; Miller,D. J.; Millera, J. T.; Amine, K. RSC Adv. 2013, 3, 8276. doi: 10.1039/c3ra40451j(5) Lu, J.; Qin, Y.; Du, P.; Luo, X.;Wu, T.; Ren, Y.;Wen, J.; Miller,D. J.; Millera, J. T.; Amine, K. RSC Adv. 2013, 3, 8276. doi: 10.1039/c3ra40451j

    6. [6]

      (6) Christensen, J.; Albertus, P.; Sanchez-Carrera, R. S.J. Electrochem. Soc. 2012, 159, R1.(6) Christensen, J.; Albertus, P.; Sanchez-Carrera, R. S.J. Electrochem. Soc. 2012, 159, R1.

    7. [7]

      (7) Huang, B.W.; Liao, X. Z.;Wang, H.;Wang, C. N.; He, Y. S.;Ma, Z. F. Journal of Electrochemical Society 2013, 160, A1112.(7) Huang, B.W.; Liao, X. Z.;Wang, H.;Wang, C. N.; He, Y. S.;Ma, Z. F. Journal of Electrochemical Society 2013, 160, A1112.

    8. [8]

      (8) Kraytsberg, A.; Ein-Eli, Y. J. Power Sources 2011, 196, 886.doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.09.031(8) Kraytsberg, A.; Ein-Eli, Y. J. Power Sources 2011, 196, 886.doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.09.031

    9. [9]

      (9) Wang, H.; Liao, X. Z.; Jiang, Q. Z.; Yang, X.W.; He, Y. S.; Ma,Z. F. Chin. Sci. Bull. 2012, 57, 1959. doi: 10.1007/s11434-011-4944-7(9) Wang, H.; Liao, X. Z.; Jiang, Q. Z.; Yang, X.W.; He, Y. S.; Ma,Z. F. Chin. Sci. Bull. 2012, 57, 1959. doi: 10.1007/s11434-011-4944-7

    10. [10]

      (10) Débart, A.; Bao, J.; Armstrong, G.; Bruce, P. G. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 4521.(10) Débart, A.; Bao, J.; Armstrong, G.; Bruce, P. G. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 4521.

    11. [11]

      (11) Lu, Y. C.; Xu, Z.; Gasteiger, H. A.; Chen, S.; Kimberly, H.;Yang, S. H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12170. doi: 10.1021/ja1036572(11) Lu, Y. C.; Xu, Z.; Gasteiger, H. A.; Chen, S.; Kimberly, H.;Yang, S. H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12170. doi: 10.1021/ja1036572

    12. [12]

      (12) Lu, Y. C.; Gasteiger, H. A.; Parent, M. C.; Vazrik, C.; Yang, S.H. Electrochem. Solid-State Lett. 2010, 13, A69.(12) Lu, Y. C.; Gasteiger, H. A.; Parent, M. C.; Vazrik, C.; Yang, S.H. Electrochem. Solid-State Lett. 2010, 13, A69.

    13. [13]

      (13) Thapa, A. K.; Saimen, K.; Ishihara, T. Electrochem. Solid-State Lett. 2010, 13, A165.(13) Thapa, A. K.; Saimen, K.; Ishihara, T. Electrochem. Solid-State Lett. 2010, 13, A165.

    14. [14]

      (14) Abraham, K. M.; Jiang, Z. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1.doi: 10.1149/1.1836378(14) Abraham, K. M.; Jiang, Z. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1.doi: 10.1149/1.1836378

    15. [15]

      (15) Wu, J.; Park, H.W.; Yu, A.; Higgins, D.; Chen, Z. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9427. doi: 10.1021/jp301644e(15) Wu, J.; Park, H.W.; Yu, A.; Higgins, D.; Chen, Z. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9427. doi: 10.1021/jp301644e

    16. [16]

      (16) He, P.;Wang, Y. G.; Zhou, H. S. Chem. Commun. 2011, 47,10701. doi: 10.1039/c1cc14144a(16) He, P.;Wang, Y. G.; Zhou, H. S. Chem. Commun. 2011, 47,10701. doi: 10.1039/c1cc14144a

    17. [17]

      (17) Xu, L.; Qiao, J. L.; Ding, L.; Hu, L. Y.; Liu, L. L.;Wang, H. J.Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2251. [徐莉, 乔锦丽,丁蕾, 胡隆宇, 刘玲玲, 王海江. 物理化学学报, 2011, 27,2251.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20111015(17) Xu, L.; Qiao, J. L.; Ding, L.; Hu, L. Y.; Liu, L. L.;Wang, H. J.Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2251. [徐莉, 乔锦丽,丁蕾, 胡隆宇, 刘玲玲, 王海江. 物理化学学报, 2011, 27,2251.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20111015

    18. [18]

      (18) Dai, X. F.; Zheng, M. F.; Xu, P.; Shi, J. J.; Ma, C. Y.; Qiao, J. L.Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1753. [戴先逢, 郑明富,徐攀, 石晶晶, 马承禺, 乔锦丽. 物理化学学报, 2013, 29,1753.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201306141(18) Dai, X. F.; Zheng, M. F.; Xu, P.; Shi, J. J.; Ma, C. Y.; Qiao, J. L.Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1753. [戴先逢, 郑明富,徐攀, 石晶晶, 马承禺, 乔锦丽. 物理化学学报, 2013, 29,1753.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201306141

    19. [19]

      (19) Cao, C. H.; Lin, R.; Zhao, T. T.; Huang, Z.; Ma, J. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 95. [曹春晖, 林瑞, 赵天天,黄真, 马建新. 物理化学学报, 2013, 29, 95.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201209272(19) Cao, C. H.; Lin, R.; Zhao, T. T.; Huang, Z.; Ma, J. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 95. [曹春晖, 林瑞, 赵天天,黄真, 马建新. 物理化学学报, 2013, 29, 95.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201209272

    20. [20]

      (20) Wang, H.; Liao, X. Z.; Jiang, Q. Z.; Yang, X.W.; He, Y.; Ma, Z.F. Chin. Sci. Bull. 2012, 57, 1. doi: 10.1007/s11434-011-9935-1(20) Wang, H.; Liao, X. Z.; Jiang, Q. Z.; Yang, X.W.; He, Y.; Ma, Z.F. Chin. Sci. Bull. 2012, 57, 1. doi: 10.1007/s11434-011-9935-1

    21. [21]

      (21) Yoo, E.; Nakamurab, J. J.; Zhou, H. S. Energy Environ. Sci.2012, 5, 6928. doi: 10.1039/c2ee02830a(21) Yoo, E.; Nakamurab, J. J.; Zhou, H. S. Energy Environ. Sci.2012, 5, 6928. doi: 10.1039/c2ee02830a

    22. [22]

      (22) Li, Y. L.;Wang, J. J.; Li, X. F.; Geng, D. S.; Banis, M. N.; Li, R.Y.; Sun, X. L. Electrochem. Commun. 2012, 18, 12. doi: 10.1016/j.elecom.2012.01.023(22) Li, Y. L.;Wang, J. J.; Li, X. F.; Geng, D. S.; Banis, M. N.; Li, R.Y.; Sun, X. L. Electrochem. Commun. 2012, 18, 12. doi: 10.1016/j.elecom.2012.01.023

    23. [23]

      (23) Tai , O.; Takaaki, M.; Shuichi, S.; Jun, K.; Kenji, Y.; Takao, Y.Catalysis Communications 2014, 43, 66. doi: 10.1016/j.catcom.2013.09.011(23) Tai , O.; Takaaki, M.; Shuichi, S.; Jun, K.; Kenji, Y.; Takao, Y.Catalysis Communications 2014, 43, 66. doi: 10.1016/j.catcom.2013.09.011

    24. [24]

      (24) Ikeda, T.; Boero, M.; Huang, S. F.; Terakura, K.; Oshima, M.;Ozaki, J. I. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 14706. doi: 10.1021/jp806084d(24) Ikeda, T.; Boero, M.; Huang, S. F.; Terakura, K.; Oshima, M.;Ozaki, J. I. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 14706. doi: 10.1021/jp806084d

    25. [25]

      (25) Niwa, H.; Horiba, K.; Harada, Y.; Oshima, M.; Ikeda, T.;Terakura, K.; Ozaki, J.; Miyata, S. J. Power Sources 2009, 187,93. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.10.064(25) Niwa, H.; Horiba, K.; Harada, Y.; Oshima, M.; Ikeda, T.;Terakura, K.; Ozaki, J.; Miyata, S. J. Power Sources 2009, 187,93. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.10.064

    26. [26]

      (26) Liu, G.; Li, X.; Lee, J.W.; Popov, B. N. Catal. Sci. Technol.2011, 1, 207. doi: 10.1039/c0cy00053a(26) Liu, G.; Li, X.; Lee, J.W.; Popov, B. N. Catal. Sci. Technol.2011, 1, 207. doi: 10.1039/c0cy00053a

    27. [27]

      (27) Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods, 2nd ed.;JohnWiley & Sons: New York, 2004.(27) Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods, 2nd ed.;JohnWiley & Sons: New York, 2004.

    28. [28]

      (28) Dilimon, V. S.; Venkata Narayanan, N. S.; Sampath, S.Electrochimica Acta 2010, 55, 5930 doi: 10.1016/j.electacta.2010.05.047

      (28) Dilimon, V. S.; Venkata Narayanan, N. S.; Sampath, S.Electrochimica Acta 2010, 55, 5930 doi: 10.1016/j.electacta.2010.05.047

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  490
  • 文章访问数:  1545
  • HTML全文浏览量:  111
文章相关
  • 发布日期:  2014-01-01
  • 收稿日期:  2013-09-16
  • 网络出版日期:  2013-11-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章