N、S共掺杂碳基高效氧还原催化剂的制备

摘要

杂原子掺杂碳基氧还原(ORR)催化剂具有代替Pt基催化剂的巨大潜力.以硫掺杂g-C3N4(S-doped g-C3N4,S-g-C3N4)作为硫源和氮源,以三嵌段共聚物P123作为碳源,通过简单的高温热解法成功制备了N、S共掺杂碳(N,S co-doped carbon,NSC)催化剂,并考察了热解温度对制备的NSC催化剂ORR性能的影响.材料表征结果显示:温度为1000°C时制备的催化剂NSC-1000具有较高的氮含量和硫含量及最大的比表面积;电化学测试结果显示:NSC-1000具有最佳的ORR性能,在0.1 mol/L KOH溶液中半波电位(half-wave potential,E1/2)高达0.888 V,且经10000圈循环伏安扫描后E1/2仅负移12 mV,表现出极佳的活性和稳定性.此外,旋转环盘电极测试结果显示:NSC-1000催化剂主要以四电子反应路径催化ORR的发生.本实验为制备N、S共掺杂碳基高效ORR催化剂提供了新的思路.