磷掺杂镍铁氮碳材料的制备及其锌空气电池应用研究.docx

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1、背景介绍在对化石燃料使用口益增长的今天，能源需求和环境问璃迫使现代社会财经济、可持续和生态友好的能源技术进行全方位的研究，如燃料电池、金属-空气电池等.其中氧气还原反应（ORR和氧气析出反应（OER）足金属-空气电池和其他UJ再生能源技术的关键反应。两个关杨反应涉及多步质子朋合及电子转移过程,该过程动力学迟缓,产理制约了清洁能源利用和技术的发屣，文章亮点1 .本文构建了具有高活性中心的磷搀杂二元金随氮碳材料,具有较高的ORR活性：2,该工作为磷原子痔杂的：元金国氮碳ORR催化剂的理性设计合成提供了一定依据，进一步促进了实际应用中电催化材料的发展.内容简介1实验部分1.1 主要仪器与试剂1.2

2、氮磷双掺杂槐铁基多孔碳材料（P-NiFe-NC）的合成苦品12-（三*m汉化也结构图利用简单的水热和热解的方法.在180CF利用甲院胺的脱水缩介反应以及N原子对过渡金属的螯合程定作用，采用2（三米战滕）双化保作为磷源，在水热条件下进行材料合成及液相磷化.之后通过9C高湿焙烧完成材料碳化.使用三电极测试系统进行电化学测此，三电极系统中对电极为钠丝电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE),工作电极为滴涂行不同催化剂样肽的坡碳电极(GCE)电极.1.4锌-空气电池(ZAB)性能测试1.4.1 碎-空气电池保化剂层的制品亲水性催化剂层按照以下方法制备：将疏水碳纸与模具空气电极一恻的通气孔对齐，标注ICm

3、XICm作为催化剂的反应面枳：将I(X)H1.上述制备的滴涂催化剂的溶液Ink均匀汹涂在空气电极的反应面积之中。1.4.2 件-空气电池的组装与测试碎板(尺寸为85X34X05mm$)用作洋空气电池阳极,阳极由疏水性气体扩散层(Gas-Diffusion1.ayer,GDI.)和亲水性催化剂层组成.2结果与讨的2.1 陵掺杂锲铁氟碳碳材料P-NiFC-NC的表征为证明P-NiFC-NC材料形貌及各元素的分散情况,进行fTEM我征以及元.素能谐扫描.如图2所示。da.P-NiIe-NC侑IHMffl:b.P-NiHi-NC的HRIfcM图：C.P-NiIc-NC的HAAI*IH及，i素的近八e留

4、：d.1M的XRDIUE2P-NiFc-NC的表征图2.2 P-NiFC-NC性能测试2.2.1 P-NiFe-NC电化学性能测试对在进行所有电催化冽显之前，由于材料本身存在大城吐略l,以及2-(三米基膜)汹化眼存在笨环结构的原因，猜测材料本身具有更大的电化学比衣面枳(ECSA),对P-NiFc-NC与NiPc-NC的ECSA进行比较.如图3所示.-*A电化，比Kni松图溯过电位为Q2DV：b.ORR极化由投：UTMCl恭上曲线:d.K,NW衿格电fg外投：c.MW试用找，1.柩定M浦试的设H3PNiANC电化学性能结果图2.2.2 PNiFeNC锌空气电池性能测试使用PNiFeNC作为阴极催化剂构建了可充电锌空气电池（ZAB）,以评估催化剂的双功能催化活性（如图4所示）。a.开路电正簿二b储空气电瓶利*图；c.充电/放电极化曲线和功率密慢：d.小何电SttMTF侑无攸电伶率件依照出&电IDmAq#时的KaJM坏S4PNiFcNC碎空气电池性能结果留3结论本文报道了一种磷掺杂NiZFe氨破材料(P-NiFe-NC)的合成方法，通过与类似条件下合成的无磷掺杂的银铁/碳材料(NiFc-NC)对比，P-NiFC-NC我现出更为优异的双功能ORR催化性能,将为多元金属机碳材料的设计合成及电催化性能提升提供了有效的研究思路.