何 峰,符冬菊,陈建军,3,檀满林

[1.哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院,广东深圳 518055;2.深圳清华大学研究院,广东深圳 518057;3.佛山市力合通新材料有限公司,广东佛山 528000]

人们对燃料电池催化剂开展了很多研究,但催化活性在实际应用中的表现有待进一步验证。受工作环境与电化学腐蚀影响,催化剂的活性会被削弱,使用寿命也会受影响。另外,燃料电池催化剂要易于被反应物接近,特别是在低极化电压下,需要大量的反应物(O2)到达活性位点,并发生可产生高电流密度的氧还原反应(ORR)[1]。相比于含铂(Pt)催化剂,非贵金属催化剂存在活性低等问题,而增加催化剂层厚度会导致严重的传质限制[2]。目前,解决这些问题的途径主要有:提高催化剂的耐久性、提高含Pt催化剂和非贵金属催化剂活性位点密度,以及提升催化剂对ORR相关物质的传输能力。这表明,改进催化剂的制备方法和增加催化活性位点显得尤为重要。

金属有机框架(MOF)是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料[3]。沸石咪唑酯骨架(ZIF)材料具有高度有序的多孔结构,是一类含有丰富N元素的MOF材料,广泛用于制备催化剂的前驱体。ZIF中除了与有机配体配位的节点金属元素外,通过优化合成和热解,掺入的其他金属元素也可良好地分散,获得多种过渡金属掺杂的多孔碳催化剂。ZIF中所含的N元素可起到锚定金属元素的作用,从而提高催化剂的耐久性[4]。……