离子液体 米粒子高效电催化氧还原反应
2021-10-23周利荣成旦红
复旦学报(自然科学版) 2021年4期
关键词:催化剂
王 娜,周 尉,徐 斌,周利荣,成旦红
(上海大学 化学系,上海 200444)
随着近年来燃料电池和金属-空气电池的长足发展,作为电极基础反应之一的氧还原反应(ORR)吸引了研究者广泛的关注.氧还原反应是金属-空气电池和燃料电池的正极(阴极)反应,即氧气分子得到电子被还原,而该反应的主要瓶颈问题是反应动力学迟缓[1].尽管铂和铂基合金被认为是高效阴极催化剂,但这些材料的高昂成本极大地限制了其实际应用[2].同时,电池中所采用的碱性电解液易吸收空气中的CO2导致电解液碳酸盐化,影响了电池的性能.研究新型的低成本、高效的氧还原反应电催化材料以及新一代的电解液体系对于促进燃料电池和金属-空气电池的实用化具有重要意义.
铜(Cu)是一种低成本且资源丰富的过渡金属,具有较高的导电性及电催化活性[3].已有石墨烯基纳米铜材料在电催化领域的研究报道[4-5],大部分是关于生物传感领域的,关于ORR电催化的较少.目前用于ORR电催化剂的铜纳米材料多为铂铜双金属材料或以铜为核的Pt@Cu核-壳复合材料.例如Liu等[6]制备了Pt-Cu双金属纳米棒,与工业Pt/ C相比,具有更高的电催化活性.Zhao等[7]研究了Cu@Pt/ C电催化剂对H2O2还原反应的电催化活性,观察到电化学性能增强,分析认为加入了铜而增加了铂电活性位点[8-9].Wu等[10]采用水热法及置换法合成了Cu@Pt纳米催化剂,该催化剂在酸性溶液中呈现出优异的ORR电催化活性.迄今为止,对于铜和纳米铜粒子对ORR反应的电催……
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