鐵基硒化物的結(jié)構(gòu)組成及氧還原活性.pdf

1、低溫燃料電池包括堿性燃料電池和質(zhì)子交換膜燃料電池，具有快速啟動、比能量高和低溫環(huán)境等特點(diǎn)，但需要貴金屬鉑作為催化劑。金屬硒化物具有良好的電催化活性和化學(xué)穩(wěn)定性，且成本低廉，是低溫燃料電池陰極催化劑的候選材料。本論文采用簡單的微波法，快速合成了一系列碳載鐵基硒化物納米催化劑，包括碳載鐵硒化物(FeSe2/C)及碳載鐵鈷硒化物(FeCoSe/C)。通過表征催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、表面組成和形貌、微觀結(jié)構(gòu)及碳載體石墨化程度，系統(tǒng)探索了碳載體種類及添

2、加順序、鐵源和溶劑種類、微波時(shí)間和硒/鐵比值對催化劑氧還原活性及穩(wěn)定性的影響，獲得了具有較好氧還原活性和耐久性的鐵基硒化物納米催化劑。
　　結(jié)果表明，以草酸亞鐵為鐵源，乙二醇與丙三醇為溶劑，先加入載體BP2000，再通過800 W/3 min微波處理，制備得到的FeSe2/C催化劑呈現(xiàn)正交相結(jié)構(gòu)，平均晶粒尺寸約44 nm，在堿性介質(zhì)中的氧還原峰電位（Ep）和氧還原電位（EORR）分別為0.733 V和0.814 V。硒/鐵比值(S

3、e/Fe)對FeSe2/C納米催化劑的結(jié)構(gòu)、組成、形貌和氧還原電位影響較小，但對穩(wěn)定性有影響。FeSe2/C催化劑在酸性介質(zhì)中的氧還原活性很差。在所研究的Se/Fe=2.0～4.0范圍內(nèi)，Se/Fe比值增大，F(xiàn)eSe2/C催化劑在堿性介質(zhì)中的穩(wěn)定性提高。經(jīng)過900圈循環(huán)后，Se/Fe=2.0時(shí)，EORR值下降了3.66％，Se/Fe=3.0時(shí)，EORR值下降了0.94％，而當(dāng)Se/Fe=4.0時(shí)，EORR值僅下降0.64％。
　　

4、在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步合成FeCoSe/C三元催化劑，并與相同條件下制備的FeSe2/C和CoSe2/C二元催化劑進(jìn)行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eCoSe/C催化劑為具有正交相結(jié)構(gòu)的FeSe2和CoSe2的混合物，平均晶粒尺寸約20 nm，比FeSe2/C的平均晶粒尺寸小50％，在堿性介質(zhì)中EORR值為0.790 V，比酸性介質(zhì)高出0.4 V，接近CoSe2/C在堿性介質(zhì)中的EORR值(0.794 V)，稍低于FeSe2/C在堿性介質(zhì)中的EORR(0