CoPy/C催化剂应用碱性介质氧还原催化的电化学性能

徐莉 ,  乔锦丽 ,  丁蕾 ,  胡隆宇 ,  刘玲玲 ,  王海江

引用本文: 徐莉, 乔锦丽, 丁蕾, 胡隆宇, 刘玲玲, 王海江. CoPy/C催化剂应用碱性介质氧还原催化的电化学性能[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2251-2254. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111015 shu
Citation:  XU Li, QIAO Jin-Li, DING Lei, HU Long-Yu, LIU Ling-Ling, WANG Hai-Jiang. Electrocatalytic Activity of CoPy/C Catalyst for the Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Electrolyte[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(10): 2251-2254. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111015 shu

CoPy/C催化剂应用碱性介质氧还原催化的电化学性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21173039) (21173039)

    上海市浦江人才基金(08PJ14096) (08PJ14096)

    上海市自然科学基金(09ZR1433300) (09ZR1433300)

    浙江省重中之重学科开放基金(20110927) (20110927)

    教育部归国留学人员基金(2009(1001)) (2009(1001))

    上海市重点学科项目(B604)资助 (B604)

摘要: 利用碳黑(Vulcan XC-72R)中加入硫酸钴和吡啶(Py)作为催化剂前驱体, 经溶剂分散热处理构建了一类新型的高效氧还原CoPy/C复合催化剂. 并运用循环伏安法(CV)和旋转圆盘电极(RDE)技术研究了不同Co含量的CoPy/C催化剂在碱性介质中对氧还原的电催化活性. 结果表明: Co的存在对氧的催化剂活性位的形成有重要影响, 800 °C下所制备的10%Co30%Py/C (质量分数)复合催化剂表现出最佳的氧还原催化活性. 以其制备的气体扩散电极在3.0 mol·L-1 KOH电解质溶液(O2气氛)中0.014 V (相对于标准氢电极(RHE))即可产生明显的氧还原电流. 同40%Py/C 相比, 10%Co30%Py/C 催化氧还原的起峰电位正移了71 mV, 同时表现出明显的极限扩散电流. 在-0.16 V时电流密度达到最大值, 电流密度为1.0 mA·cm-2, 半波电位在-0.07 V. 透射电镜分析表明所制备的碳黑载吡啶钴(10%Co30%Py/C)催化剂平均粒径为20 nm.

English

    1. [1]

      (1) Jasinski, R. Nature 1964, 201, 1212.    (1) Jasinski, R. Nature 1964, 201, 1212.   

    2. [2]

      (2) Jahnke, H.; Schö nbron, M.; Zimmermann, G. Top. Curr. Chem. 1976, 61, 133.    (2) Jahnke, H.; Schö nbron, M.; Zimmermann, G. Top. Curr. Chem. 1976, 61, 133.   

    3. [3]

      (3) Ba tzky, V. S.; Tarasevich, M. R.; Radyushkina, K. A.; Levina,O. A.; Andrusyova, S. I. J. Power Sources 1977, 2, 233.    (3) Ba tzky, V. S.; Tarasevich, M. R.; Radyushkina, K. A.; Levina,O. A.; Andrusyova, S. I. J. Power Sources 1977, 2, 233.   

    4. [4]

      (4) Maldonado, S.; Stevenson, K. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108,11375.    (4) Maldonado, S.; Stevenson, K. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108,11375.   

    5. [5]

      (5) Bogdanoff, P.; Herrmann, I.; Hilgendorff, M.; Dorbandt, I.; Fiechter, S.; Tributsch, H. J. New Mater. Electrochem. Syst. 2004, 7, 85.(5) Bogdanoff, P.; Herrmann, I.; Hilgendorff, M.; Dorbandt, I.; Fiechter, S.; Tributsch, H. J. New Mater. Electrochem. Syst. 2004, 7, 85.

    6. [6]

      (6) Lefèvre, M.; Proietti, E.; Jaouen, F.; Dodelet, J. P. Science 2009, 324, 71.    (6) Lefèvre, M.; Proietti, E.; Jaouen, F.; Dodelet, J. P. Science 2009, 324, 71.   

    7. [7]

      (7) Lalander, G.; Cote, R.; Guay, D.; Dodelet, J. P.; Weng, L.T.; Bertrand, P. Electrochim. Acta 1997, 42, 1379.    (7) Lalander, G.; Cote, R.; Guay, D.; Dodelet, J. P.; Weng, L.T.; Bertrand, P. Electrochim. Acta 1997, 42, 1379.   

    8. [8]

      (8) Cote, R.; Lalande, G.; Guay, D.; Dodelet, J. P. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2411.(8) Cote, R.; Lalande, G.; Guay, D.; Dodelet, J. P. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2411.

    9. [9]

      (9) Schulenburg, H.; Stankov, S.; Schunemann, V.; Radnik, J.; Dorbandt, I.; Fiechter, S.; Bogdanoff, P.; Tributsch, H. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9034.(9) Schulenburg, H.; Stankov, S.; Schunemann, V.; Radnik, J.; Dorbandt, I.; Fiechter, S.; Bogdanoff, P.; Tributsch, H. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9034.

    10. [10]

      (10) Ye, S. Y.; Vijh, A. K. Electrochem. Commun. 2003, 5, 272.    (10) Ye, S. Y.; Vijh, A. K. Electrochem. Commun. 2003, 5, 272.   

    11. [11]

      (11) Yuasa, M.; Yamaguchi, A.; Itsuki, H.; Tanaka, K.; Yamamoto,M.; Oyaizu, K. Chem. Mater. 2005, 17, 4278.    (11) Yuasa, M.; Yamaguchi, A.; Itsuki, H.; Tanaka, K.; Yamamoto,M.; Oyaizu, K. Chem. Mater. 2005, 17, 4278.   

    12. [12]

      (12) Bashyam, R.; Zelenay, P. Nature 2006, 443, 63.    (12) Bashyam, R.; Zelenay, P. Nature 2006, 443, 63.   

    13. [13]

      (13) Marcotte, S.; Villers, D.; Guillet, N.; Roué, L.; Dodelet, J. P.Electrochim. Acta 2004, 50, 179.    (13) Marcotte, S.; Villers, D.; Guillet, N.; Roué, L.; Dodelet, J. P.Electrochim. Acta 2004, 50, 179.   

    14. [14]

      (14) Zang, H. J.; Yuan, X. X.; Wen,W.; Zhang, D. Y.; Sun, L.; Jiang,Q. Z.; Ma, Z. F. Electrochem. Commun. 2009, 11, 206.    (14) Zang, H. J.; Yuan, X. X.; Wen,W.; Zhang, D. Y.; Sun, L.; Jiang,Q. Z.; Ma, Z. F. Electrochem. Commun. 2009, 11, 206.   

    15. [15]

      (15) Wang, P.; Ma, Z. Y.; Zhao, Z. C.; Jia, L. X. J. Electroanal. Chem. 2007, 611, 87.    (15) Wang, P.; Ma, Z. Y.; Zhao, Z. C.; Jia, L. X. J. Electroanal. Chem. 2007, 611, 87.   

    16. [16]

      (16) Yeager, E. Electrochim. Acta 1984, 29, 1527.    (16) Yeager, E. Electrochim. Acta 1984, 29, 1527.   

    17. [17]

      (17) Sirk, A. H. C.; Campbell, S. A.; Birss, V. I. Electrochem. Solid- State Letters 2005, 8, A104.(17) Sirk, A. H. C.; Campbell, S. A.; Birss, V. I. Electrochem. Solid- State Letters 2005, 8, A104.

    18. [18]

      (18) Li, X. G.; Liu, G.; Popov, B. N. J. Power Sources 2010, 195,6373.    (18) Li, X. G.; Liu, G.; Popov, B. N. J. Power Sources 2010, 195,6373.   

    19. [19]

      (19) Nallathambi, V.; Lee, J.W.; Kumaraguru, S. P.; Wu, G., Popov,B. N. J. Power Sources 2008, 183, 34.    (19) Nallathambi, V.; Lee, J.W.; Kumaraguru, S. P.; Wu, G., Popov,B. N. J. Power Sources 2008, 183, 34.   

    20. [20]

      (20) Gasteiger, H. A.; Markovic, N. M. Science 2009, 324, 48.    (20) Gasteiger, H. A.; Markovic, N. M. Science 2009, 324, 48.   

    21. [21]

      (21) Lai, Y.; Zhou, D. B.; Hu, J.W.; Cui, L. L. Acta Chim. Sin. 2008, 66, 1015.(21) Lai, Y.; Zhou, D. B.; Hu, J.W.; Cui, L. L. Acta Chim. Sin. 2008, 66, 1015.

    22. [22]

      [赖渊, 周德璧, 胡剑文, 崔莉莉. 化学学报2008, 66, 1015.][赖渊, 周德璧, 胡剑文, 崔莉莉. 化学学报2008, 66, 1015.]

    23. [23]

      (22) Wiesener, K. Electrochim. Acta 1986, 31, 1073.    (22) Wiesener, K. Electrochim. Acta 1986, 31, 1073.   

    24. [24]

      (23) Liu, G.; Li, X. G.; Ganesan, P.; Popov, B. N.; Ganesan, P.Electrochim. Acta 2010, 55, 2853.    (23) Liu, G.; Li, X. G.; Ganesan, P.; Popov, B. N.; Ganesan, P.Electrochim. Acta 2010, 55, 2853.   

    25. [25]

      (24) Liu, G.; Li, X. G.; Ganesan, P.; Popov, B. N.; Ganesan, P. Appl. Catal. B: Environ. 2009, 93, 156.(24) Liu, G.; Li, X. G.; Ganesan, P.; Popov, B. N.; Ganesan, P. Appl. Catal. B: Environ. 2009, 93, 156.

    26. [26]

      (25) Yuan, X. X.; Zeng, X.; Zhang, H. J.; Ma, Z. F.; Wang, C. Y.J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1754.    (25) Yuan, X. X.; Zeng, X.; Zhang, H. J.; Ma, Z. F.; Wang, C. Y.J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1754.   

    27. [27]

      (26) Wang, M.; Zhang, H.; Zhong, H.; Ma, Y. Int. J. Hydrog. Energy2011, 36, 720.    (26) Wang, M.; Zhang, H.; Zhong, H.; Ma, Y. Int. J. Hydrog. Energy2011, 36, 720.   

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1346
  • 文章访问数:  3506
  • HTML全文浏览量:  84
文章相关
  • 发布日期:  2011-09-27
  • 收稿日期:  2011-07-11
  • 网络出版日期:  2011-08-18
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