中国炼油与石油化工 ›› 2021, Vol. 23 ›› Issue (2): 98-108.
卢德成,王文艺,常嘉诚,王雪芹,王园园,宋华
Lu Decheng1,Wang Wenyi2,Chang Jiacheng2,Wang Xueqin2,Wang Yuanyuan2,Song Hua2
摘要: 非贵金属氧还原催化剂(ORR)的发展,以改善微生物燃料电池(MFC)的性能仍然是一个极大的挑战。本文以乙腈为氮前体,在低成本的有机溶剂中,以Fe/N-MOF为原料,采用热解法制备了铁基含氮多孔碳纳米管Fe/N-MC-T ORR催化剂。通过SEM、TEM、BET、XRD和XPS对不同热解温度下Fe/N-MC-T催化剂进行了表征。Fe/N-MOF呈光滑的米粒状结构,粒径约为400×50 nm。Fe/N-MC-T中的铁元素主要以零价铁的形式存在,Fe3C含量较低。电化学测试结果表明,Fe/N-MC-T的起始电位和半波电位分别为0.89 V和0.80 V,略低于商用Pt/C的0.92 V和0.82 V,说明Fe/N-MC-700对ORR具有较高的电催化活性。Fe/N-MC-700在MFC中显示的最高功率密度864.1 mW?m - 2,大约是碳布的2.25倍,略低于MFC和Pt / C (20 wt %) (1002.0 mW?m - 2),展示了铁颗粒包裹在碳纳米管是具有高度活跃的氧还原性能。