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云顶娱乐yd3456耿保友教授课题组在非贵金属ORR催化剂研究取得进一步进展

作者:孙健     发布时间:2018-12-04 点击数:

本网讯(云顶娱乐yd3456)燃料电池作为一种绿色环保的动力源,在航空航天、电动汽车以及可移动设备等领域具有重要应用价值。燃料电池的阴极反应:氧气还原反应(ORR),由于涉及动力学缓慢的4电子过程,反应能垒高,通常需要昂贵的Pt基催化剂。但是Pt基金属的地壳储量极为有限,无法满足商业化使用。因而需要发展非贵金属ORR催化剂。其中,钙钛矿型氧化物因活性优异且原料丰富易得而吸引了科学家们的深入研究。

耿保友教授课题组在非贵金属电催化剂的制备、表面调控及其应用探索开展了系列工作(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201708765; Chem. Eur. J. 2016, 22, 9909-9913),并在近期取得了进一步进展。

首先,通过硝酸盐同步喷雾热解方法,成功获得了具有介孔结构的LaMnO3+δ催化剂,在方法学上解决了制备难题。所得材料的质量活性可以达到2.83 A/goxide (0.9 V vs. RHE),是共沉淀法所得同类材料的3倍,并达到商业Pt/C催化剂23%

并且,通过X-射线近边吸收谱(XANES)和X-射线光电子能谱(XPS)的研究进一步表明LaMnO3+δ的高催化活性来自于其表面较高比例的Mn4+状态。该结论很大程度上解释了该类材料活性对制备方法的敏感性。

同时,所得LaMnO3+δ催化剂组装的Zn-空气电池的性能与使用商业Pt/C的性能十分接近,在200 mA/cm2的放电电流下的功率密度仅比商业Pt/C催化剂低2.1%

 

相关研究结果以题名“Mesoporous LaMnO3+δ perovskite from spray?pyrolysis with superior performance for oxygen reduction reaction and Zn?air battery”在线发表在国际著名期刊《Nano Energy》(影响因子:12.343JCR一区期刊)上。

该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目和能源纳米材料省级创新团队等经费的资助。耿保友教授为通讯作者,我校为第一作者单位和唯一通讯作者单位。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517306948

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