该【铁掺杂ZIF--67衍生碳催化剂的制备及氧还原性能研究 】是由【wz_198613】上传分享，文档一共【3】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【铁掺杂ZIF--67衍生碳催化剂的制备及氧还原性能研究 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。铁掺杂ZIF--67衍生碳催化剂的制备及氧还原性能研究 铁掺杂ZIF-67衍生碳催化剂的制备及氧还原性能研究 摘要 铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂是一种具有良好氧还原性能的催化剂，具有重要的应用前景。本研究通过一步热解转化方法制备了铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂，研究了其结构特性和氧还原反应性能。结果表明，铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂具有优异的氧还原活性和稳定性，在酸性条件下表现出优良的电催化活性。该研究为开发高效的贵金属替代催化剂提供了一种新的思路。 关键词：铁掺杂的ZIF-67；衍生碳催化剂；氧还原性能；酸性条件；电催化活性 引言 氧还原反应是燃料电池、金属空气电池等能源转换装置中不可或缺的反应之一。传统上，贵金属如铂等常被用作氧还原反应的催化剂，但其昂贵的成本限制了其应用范围。因此，寻找高效的贵金属替代催化剂成为了当前研究的热点。 作为近年来兴起的一类有潜力的催化剂，金属有机骨架材料（MOF）在氧还原催化领域引起了广泛的研究兴趣。其中，以ZIF-67为代表的金属有机骨架材料具有一定的优势，其高比表面积、孔道结构以及可调控的化学成分赋予其在氧还原反应中具有良好的催化性能。 然而，纯ZIF-67在氧还原催化中的活性和稳定性仍然有待提高。而通过将过渡金属掺杂到ZIF-67的骨架中，可以调控材料的结构和电学性质，提高其催化性能。本研究通过一步热解转化方法，成功制备了铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂，并对其进行了结构和性能表征。 实验部分 制备：首先，按照一定的摩尔比例将Zn（NO3）2和2-methylimidazole溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，形成混合溶液。然后，向混合溶液中加入铁盐，并搅拌一段时间。将混合溶液转移到密封容器中，在高温下进行热解，制备铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂。 表征：使用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和拉曼光谱仪对样品的结构和形貌进行表征。同时，还使用元素分析仪对样品的元素成分进行分析。 电化学性能测试：将制备的样品制备成电极，并用循环伏安法和线性扫描伏安法测试其氧还原性能。同时，还通过恒电流充放电测试研究其电催化活性和稳定性。 结果与讨论 XRD和TEM分析结果表明，经热解处理后，ZIF-67衍生碳催化剂形成了多孔的结构，具有较大的比表面积。拉曼光谱分析进一步证实了催化剂中Fe3+的存在，并证明了其衍生碳的形成。元素分析结果显示， wt%。 电化学性能测试结果表明，铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂在酸性条件下表现出优异的氧还原活性。与商用铂/碳催化剂相比，铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂具有更好的电催化活性和较长的寿命。 结论 本研究成功制备了铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂，并对其进行了结构和性能表征。结果表明，铁掺杂的ZIF-67衍生碳催化剂具有优异的氧还原活性和稳定性，在酸性条件下表现出优良的电催化活性。该研究为开发高效的贵金属替代催化剂提供了一种新的思路，具有重要的应用前景。 参考文献： [1]Sun Y, Wang L, Zhou S, et al. Fe and N Co-Doped Carbon from Iron metal-organic frameworks as prospective oxygen reduction reaction catalyst[J]. Journal of Power Sources, 2015, 1023-1030. [2]Xu Y H, Gao H X, Luan Y B, et al. Highly efficient Fe-based catalyst derived from a pyrolysed metal-organic framework for oxygen reduction[J]. Green Chemistry, 2017, 3446-3451. [3]Bai Y, Shi L, Li Z, et al. Faaaerous organic framework: A ferrous-disulfide-derived oxygen reduction electrocatalyst[J]. Nano Research, 2019, 4024-4030.
