氮化钨-钨/掺氮有序介孔碳复合材料的制备及其氧还原性能

摘要

采用软模板法制备了氮化钨-钨/掺氮有序介孔碳复合材料(WN-W/NOMC),作为一种高比表面积且价格低廉的阴极氧还原反应催化剂.通过适量添加尿素来改变复合材料中的氮含量,在掺氮量为7％(w/w)时,实验发现材料能够保持完整有序介孔结构,测试其比表面积高达835 m2·g-1,透射电子显微镜(TEM)测试结果显示其催化颗粒均匀地分散在氮掺杂有序介孔碳载体上.在02饱和的0.1 mol· L-1 KOH溶液中测试了材料的氧还原催化性能(ORR),显示其起始电位为0.87 V(vs RHE),极限电流密度为4.49 mA· cm-2,氧还原反应的转移电子数为3.4,接近于20％(w/w)商业Pt/C的3.8,说明该材料表现出近似4电子的氧还原反应途径.研究结果表明,WN-W/NOMC的催化性能虽然稍弱于商业铂碳(0.99 V,5.1 mA· cm-2),但其具有远超铂碳的循环稳定性和耐甲醇毒化能力.