热处理温度对钴卟啉负载碳黑电催化剂的结构及氧还原性能的影响

高等学校化学学报 ›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (4): 752.doi:

热处理温度对钴卟啉负载碳黑电催化剂的结构及氧还原性能的影响

王爱琴, 任奇志, 刘双艳, 麻晓霞, 谢先宇

上海交通大学化学化工学院, 上海 200240

收稿日期:2008-07-14 出版日期:2009-04-10 发布日期:2009-04-10
通讯作者: 任奇志, E-mail:qzren@sjtu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 20871082, 20471037和20776085)和上海市自然科学基金(批准号: 03ZR14061)资助.

Effect of Heated-treating Temperature on the Electrocatalysis of Oxygen Reduction for Carbon Black-supported CoTMPP/BP2000

WANG Ai-Qin, REN Qi-Zhi*, LIU Shuang-Yan, MA Xiao-Xia, XIE Xian-Yu

School of Chemistry and Chemical Technology, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China

Received:2008-07-14 Online:2009-04-10 Published:2009-04-10
Contact: REN Qi-Zhi, E-mail:qzren@sjtu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

制备了钴卟啉负载碳黑催化剂(CoTMPP/BP2000)用于燃料电池阴极氧还原反应. 利用循环伏安法研究了200～900 ℃热处理温度对催化性能的影响. 研究结果表明, 热处理能够提高CoTMPP/BP2000的催化活性, 热处理温度为900 ℃时, 催化剂的氧还原能力最好. 利用紫外-可见光谱、透射电镜、红外光谱、热重分析及X射线光电子能谱等手段研究了热处理温度对催化剂结构的影响. 结果表明, 热处理改变了催化剂的活性中心结构, 400 ℃以上热处理使催化剂中钴卟啉环的结构坍塌, Co—N₄键断裂; 900 ℃高温下形成了稳定的Co—N_x—C结构, 新的活性位使催化剂的氧还原能力得到提高.

关键词: 热处理, 钴卟啉负载碳黑催化剂, 循环伏安, 氧还原, 燃料电池

Abstract:

Carbon black-supported cobalt tetramethoxyphenylporphyrin CoTMPP/BP2000 was prepared as cathode electrocatalyst for the oxygen reduction in proton exchange membrane fuel cell(PEMFC).The effect of various heated-treating temperature from 200 ℃ to 900 ℃ on the electrocatalytic activities for oxygen reduction of CoTMPP/BP2000 were investigated by cyclic voltammogram(CV) and Koutecky-Levich plot.Results show that the heat-treatment can enhance the catalytric activity and stability of the catalyst, 900 ℃ is found to be the most suitable temperature.The influence of heate-treating temperature of CoTMPP/BP2000 was analyzed by UV-Vis, TEM, IR, TG and XPS methods. Results reveal that heated-treatment can change the central structure of catalyst, the porphyrin ring and Co—N₄ band of the catalyst can not exited with and after 400 ℃ heat-treatment.The most stable Co—N_x—C structure was formed with 900 ℃ heat-treatment, this new active site can efficiently improve the catalytic ability of oxygen reduction of CoTMPP/BP2000.

Key words: Heat-treatmemt, CoTMPP/BP2000, Cyclic voltammogram, Oxygen reduction, Fuel cell

中图分类号:

O643
O614

TrendMD:

王爱琴, 任奇志, 刘双艳, 麻晓霞, 谢先宇. 热处理温度对钴卟啉负载碳黑电催化剂的结构及氧还原性能的影响. 高等学校化学学报, 2009, 30(4): 752.

WANG Ai-Qin, REN Qi-Zhi*, LIU Shuang-Yan, MA Xiao-Xia, XIE Xian-Yu. Effect of Heated-treating Temperature on the Electrocatalysis of Oxygen Reduction for Carbon Black-supported CoTMPP/BP2000. Chem. J. Chinese Universities, 2009, 30(4): 752.

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