多巴胺為前驅體過渡金屬與N共同摻雜的碳納米管催化劑ORR性能研究

編號：CPJS05225

篇名：多巴胺為前驅體過渡金屬與N共同摻雜的碳納米管催化劑ORR性能研究

作者：楊建[1,3] ;牛麗紅[2] ;張治軍[1]

關鍵詞：聚多巴胺 過渡金屬摻雜 多壁碳納米管 氧還原反應

機構： [1]河南大學納米材料工程研究中心,河南開封457000; [2]河南大學特種功能材料教育部重點實驗室,河南開封457000; [3]中國科學院蘭州化學物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室,甘肅

摘要： 采用多巴胺的自氧化聚合在多壁碳納米管表面進行聚合沉積修飾，經熱處理可得到氮摻雜的碳納米管催化劑，通過調整沉積次數可控制表面聚多巴胺C-N膜的厚度，從而調控N的摻雜量．研究沉積次數對多壁碳納米管催化劑表面形貌、化學組成及原子結合形態(tài)的影響，并考察N摻雜的多壁碳納米管催化劑的氧還原反應活性．在此基礎上，用多巴胺配合Mn、Fe離子進行共同聚合沉積，熱處理后得到Mn（Fe）、N共同摻雜的多壁碳納米管催化劑，對催化劑進行了多種測試和電化學表征．循環(huán)伏安和線性掃描的電化學表征表明，N摻雜可有效提高催化劑的氧還原反應（ORR）活性，C-N膜的厚度會影響催化劑性能，Mn（Fe）-N@MWCNTs催化劑的氧還原活性高于只有N摻雜的催化劑，兩種催化劑氧還原反應均為4電子反應路徑，可直接將氧氣還原成H2O，且Fe．N@MWCNTs催化劑表現(xiàn)出較好的抗甲醇能力．SEM照片可以看到聚多巴胺在碳納米管表面形成C-N膜；Raman分析表明聚多巴胺沉積后提高了催化劑表面的無序性，缺陷增多；XPS表征顯示過渡金屬的摻雜改變了CNx的結合狀態(tài)．