硫掺杂对铁氮碳纤维氧还原催化性能的影响

摘要

以硫代乙酰胺为硫源、硝酸铁为铁源,利用静电纺丝法制备了铁硫氮三异质元素掺杂碳纳米纤维,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析仪、比表面积分析仪和电化学站研究了硫掺杂对铁氮碳纳米纤维(Fe-N-CNFs)微观形貌、化学成分、比表面积及氧还原催化性能的影响。结果表明:掺杂硫元素后,Fe-N-CNFs的纤维直径略有增大,纤维微孔分布更加均匀,形成C—S—C作为活性位点;比表面积和孔容量大幅提高,比表面积由813 m^(2)/g提升至1374 m^(2)/g,孔容量由0.366 cm^(3)/g增加至0.579 cm^(3)/g;在0.1 mol/L氢氧化钾溶液中,其制备的电极的氧还原起始电位正移21 mV、半波电位正移48 mV、极限电流密度提升0.6 mA/cm^(2)、电子转移数达到3.8,氧还原催化活性大幅提高。