[發明專利]一種基于CoNx 在審
| 申請號： | 202010041026.6 | 申請日： | 2020-01-15 |
| 公開（公告）號： | CN111232955A | 公開（公告）日： | 2020-06-05 |
| 發明（設計）人： | 趙振路;高存源;沙琦琦;懷杰;王建榮 | 申請（專利權）人： | 濟南大學 |
| 主分類號： | C01B32/16 | 分類號： | C01B32/16;H01M4/90;H01M4/96;H01M4/88 |
| 代理公司： | 濟南泉城專利商標事務所 37218 | 代理人： | 安麗艷 |
| 地址： | 250022 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 con base sub | ||
本發明提供了一種基于CoNx的螺旋盤繞氮摻雜碳納米管及其制備方法。采用二次熱解的方法獲得產品，制備過程簡單、工業上易于實現。制備的碳納米管直徑均勻，CoNx基納米粒子在碳納米管上分布均勻，是一種高效的氧還原反應催化劑，與20%商業Pt/C相比，具有更高的半坡電位和極限電流密度，更重要的是其具有良好的甲醇耐受性和穩定性。該催化劑在燃料電池、金屬?空氣電池等電化學能量轉換設備具有重要意義。
技術領域
本發明屬于材料化學技術領域，具體涉及一種基于CoNx的螺旋盤繞氮摻雜碳納米管及其應用。
背景技術
燃料電池、金屬-空氣電池等清潔、高效的能源轉換裝置，通過電化學的方式，將化學能轉換成電能，不受卡諾循環限制，減少了不必要的能量損耗，從而提高能量的轉換效率。因此，引起人們的廣泛研究。但是其仍然面臨著一系列的科學技術上的挑戰，最為關鍵的是陰極上的氧還原反應緩慢的動力學過程。因此，我們需要一種高效的氧還原催化劑來提高其反應速率，實現能源轉換裝置的實際應用。目前，用于氧還原的最主要的催化劑是鉑基催化劑，但由于其價格昂貴，資源稀缺，并且甲醇耐受性差，穩定性差等一系列問題導致了其更為廣泛的大規模應用。為了減少對于貴金屬催化劑的依賴，研究低鉑或者無鉑是當今的熱點。目前，非貴金屬催化劑發展迅猛，尤其是過渡金屬和碳納米管的結合表現出優異的電催化活性，但仍然存在很多不足之處。
氧還原反應是燃料電池、金屬-空氣電池等電化學能量轉換設備的關鍵，其反應過程較復雜，會生成多種中間態含氧物種，如O2-、OH-、HO2-、以及H2O2等。并且在堿性、酸性或者非水的質子惰性電解質中，ORR過程都有很大的區別。
在堿性電解質中，氧還原反應包括四個基元反應：
(i)O2+2H2O+4e?→4OH?，E??=0.4V vs RHE (1)
(ii)O2+2H2O+2e?→HO2?+OH?，E????=?0.065V vs RHE (2)
(iii)HO2?+H2O+2e?→3OH?，E??????=0.867 V vs RHE (3)
(iv)HO2?→OH?+1/2O2 (4)
反應(1)為直接四電子轉移途徑，即O2通過四電子轉移過程直接生成OH?。反應(2)為二電子轉移途徑，這個過程中生產HO2?，而產生的HO2?經過另一個二電子轉移過程生成OH?，但這個過程會發生歧化反應生成O2。
在酸性電解質中，氧還原反應同樣包括四個基元反應：
(i)O2+4H++4e?→2H2O，E??=1.229 V vs RHE (1)
(ii)O2+2H++2e?→H2O2，E????=0.670 V vs RHE (2)
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