中药渣生物炭活化制备碳基电催化剂及其氧还原反应催化性能研究

摘要

以废弃物生物质中药渣为原料,以ZnCl_(2)为活化剂,通过热解活化两步法制备了生物质碳基氧还原电催化剂。采用SEM、氮气等温吸脱附测试、XRD、XPS、元素分析和电化学工作站等材料测试方法,分析了所制备碳基电催化剂的结构特征以及氧还原反应性能。结果表明,当活化剂与生物炭质量比为4∶1,活化温度为800℃时,所制备的ZC-4∶1-800阴极氧还原电催化剂性能最佳。ZC-4∶1-800具有介孔和微孔结构,比表面积可达970.4 m^(2)/g,其起始电位为0.9 V(vs.RHE),半波电位为0.8 V,极限电流密度为4.9 mA/cm^(2),与商业20%Pt/C性能相近。此外,ZC-4∶1-800具有比商业20%Pt/C更好的稳定性和甲醇耐受性,在实际应用中有望作为商业贵金属电催化剂的替代品,同时也为废弃生物质的资源化利用提供了新路径。