JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

ZnFe2O4/N-C催化剂的制备及其电解水催化性能

刘卫涛 张桂伟 高盟锦 陈雨蒙 韩敬莉 李亚坤 平丹

刘卫涛, 张桂伟, 高盟锦, 等. ZnFe2O4/N-C催化剂的制备及其电解水催化性能[J]. 轻工学报, 2020, 35(3): 37-43. doi: 10.12187/2020.03.005
引用本文: 刘卫涛, 张桂伟, 高盟锦, 等. ZnFe2O4/N-C催化剂的制备及其电解水催化性能[J]. 轻工学报, 2020, 35(3): 37-43. doi: 10.12187/2020.03.005
LIU Weitao, ZHANG Guiwei, GAO Mengjin, et al. Preparation of ZnFe2O4/N-C catalyst and its catalytic performance of electrolyzed water[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(3): 37-43. doi: 10.12187/2020.03.005
Citation: LIU Weitao, ZHANG Guiwei, GAO Mengjin, et al. Preparation of ZnFe2O4/N-C catalyst and its catalytic performance of electrolyzed water[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(3): 37-43. doi: 10.12187/2020.03.005

ZnFe2O4/N-C催化剂的制备及其电解水催化性能

    作者简介: 刘卫涛(1989-),男,河南省周口市人,郑州轻工业大学助教,硕士,主要研究方向为新型催化材料、传热强化与节能.;
  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(21808213);郑州轻工业大学校科研基金项目(13306000028);郑州轻工业大学博士基金项目(2018BSJJ024,2018BSJJ025)

  • 中图分类号: O645

Preparation of ZnFe2O4/N-C catalyst and its catalytic performance of electrolyzed water

  • Received Date: 2020-01-10

    CLC number: O645

  • 摘要: 以聚苯胺(PANI)为基体和碳源、ZnCl2和FeCl3为金属源,采用水热法在PANI表面原位合成ZnFe2O4尖晶石型化合物,经高温碳化后制备ZnFe2O4/N-C催化剂,对其结构和形貌进行表征、分析,并考察碳化温度对所得催化剂结构和性能的影响.结果表明:催化剂ZnFe2O4/N-C中的N-C主要以无定型碳的形式存在,ZnFe2O4颗粒高度分散在N-C表面,且随着碳化温度的升高,ZnFe2O4的结晶性逐渐增强;ZnFe2O4的引入有助于催化剂ZnFe2O4/N-C石墨化程度的提高,当n(Fe):n(Zn)=2:1,金属离子总浓度为0.1 mol/L,碳化温度为800℃时,所得催化剂ZnFe2O4/N-C-800的D峰与G峰比ID/IG值为0.97,低于N-C的ID/IG值(1.12),且对电解水析氢反应和析氧反应均有良好的催化性能.
    1. [1]

      倪萌,LEUNG M K H,SUMATHY K.电解水制氢技术进展[J].能源环境保护,2004,18(5):6.

    2. [2]

      刘芸.绿色能源氢能及其电解水制氢技术进展[J].电源技术,2012,36(10):156.

    3. [3]

      郝伟峰,贾丹瑶,李红军.基于可再生能源水电解制氢技术发展概述[J].价值工程,2018,505(29):244.

    4. [4]

      BASHYAM R,ZELENAY P.A class of non-precious metal composite catalysts for fuel cells[J].Nature,2006,443(7107):63.

    5. [5]

      CHEN Z,HIGGINS D,YU A,et al.A review on non-precious metal electrocatalysts for PEM fuel cells[J].Energy & Environmental Science,2011,4(9):3167.

    6. [6]

      臧一鹏.碳基过渡金属(铁、钴、镍)电催化剂的合成与性能研究[D].合肥: 中国科学技术大学,2017.

    7. [7]

      陶磊明.尖晶石型过渡金属基催化剂的设计合成及其电催化分解水性能研究[D].武汉:华中科技大学,2018.

    8. [8]

      WANG Y,ZHU C,FENG S,et al.Interconnected Fe,S,N-codoped hollow and porous carbon nanorods as efficient electrocatalysts for oxygen reduction reaction[J].ACS Applied Materials & Interfaces,2017,9(46):40298.

    9. [9]

      BIN D,YANG B,LI C,et al.In situ growth of NiFe alloy nanoparticles embedded into N-doped bamboo-like carbon nanotubes as a bifunctional electrocatalyst for Zn-air batteries[J].ACS Applied Materials & Interfaces,2018,10(31):26178.

    10. [10]

      WU G,MORE K L,JOHNSTON C M,et al.High-performance electrocatalysts for oxygen reduction derived from polyaniline,iron,and cobalt[J].Science,2011,332(6028):443.

    11. [11]

      QIAO H,LI R,YU Y,et al.Fabrication of PANI-coated ZnFe2O4,nanofibers with enhanced electrochemical performance for energy storage[J].Electrochimica Acta,2018,273:282.

    12. [12]

      刘宾宾.聚苯胺及其复合材料的制备与氨敏特性研究[D].秦皇岛:燕山大学,2010.

    13. [13]

      张金章,黄艺吟,郭永榔.负极材料石墨/SnO2/无定形碳的电化学性能[J].电池,2010,40(4):15.

    14. [14]

      CHISAKA M,IIJIMA T,ISHIHARA Y,et al.Carbon catalyst codoped with boron and nitrogen for oxygen reduction reaction in acid media[J].Electrochimica Acta,2012,85:399.

    15. [15]

      兰蒙.基于层状双金属氢氧化物的碳基杂化催化材料的制备、结构及性能[D].北京:北京化工大学,2015.

    16. [16]

      狄晓霞.氮硫共掺杂碳负载金催化乙炔氢氯化反应性能研究[D].杭州:浙江工业大学,2016.

    17. [17]

      GENG D,CHEN Y,CHEN Y,et al.High oxygen-reduction activity and durability of nitrogen-doped graphene[J].Energy & Environmental Science,2011,4(3):760.

    18. [18]

      LIU Q,JIN J,ZHANG J.NiCO2S4@graphene as a bifunctional electrocatalyst for oxygen reduction and evolution reactions[J].ACS Applied Materials & Interfaces,2013,5(11):5002.

    19. [19]

      ZHANG,Q,LI X,TAO B,et al.CoNi based alloy/oxides@N-doped carbon core-shell dendrites as complementary water splitting electrocatalysts with significantly enhanced catalytic efficiency[J].Applied Catalysis B:Environmental,2019,254:634.

    1. [1]

      胡新楠朱成凯胡中泽纪执立金伟平郭城沈汪洋 . 复配比对明胶-羟丙基甲基纤维素双水相体系微观结构和流变特性的影响. 轻工学报, 2024, 0(0): -.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  66
  • 文章访问数:  1616
  • 引证文献数: 0
文章相关
  • 收稿日期:  2020-01-10
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索
刘卫涛, 张桂伟, 高盟锦, 等. ZnFe2O4/N-C催化剂的制备及其电解水催化性能[J]. 轻工学报, 2020, 35(3): 37-43. doi: 10.12187/2020.03.005
引用本文: 刘卫涛, 张桂伟, 高盟锦, 等. ZnFe2O4/N-C催化剂的制备及其电解水催化性能[J]. 轻工学报, 2020, 35(3): 37-43. doi: 10.12187/2020.03.005
LIU Weitao, ZHANG Guiwei, GAO Mengjin, et al. Preparation of ZnFe2O4/N-C catalyst and its catalytic performance of electrolyzed water[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(3): 37-43. doi: 10.12187/2020.03.005
Citation: LIU Weitao, ZHANG Guiwei, GAO Mengjin, et al. Preparation of ZnFe2O4/N-C catalyst and its catalytic performance of electrolyzed water[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(3): 37-43. doi: 10.12187/2020.03.005

ZnFe2O4/N-C催化剂的制备及其电解水催化性能

    作者简介:刘卫涛(1989-),男,河南省周口市人,郑州轻工业大学助教,硕士,主要研究方向为新型催化材料、传热强化与节能.
  • 郑州轻工业大学 材料与化学工程学院, 河南 郑州 450001
基金项目:  国家自然科学基金项目(21808213);郑州轻工业大学校科研基金项目(13306000028);郑州轻工业大学博士基金项目(2018BSJJ024,2018BSJJ025)

摘要: 以聚苯胺(PANI)为基体和碳源、ZnCl2和FeCl3为金属源,采用水热法在PANI表面原位合成ZnFe2O4尖晶石型化合物,经高温碳化后制备ZnFe2O4/N-C催化剂,对其结构和形貌进行表征、分析,并考察碳化温度对所得催化剂结构和性能的影响.结果表明:催化剂ZnFe2O4/N-C中的N-C主要以无定型碳的形式存在,ZnFe2O4颗粒高度分散在N-C表面,且随着碳化温度的升高,ZnFe2O4的结晶性逐渐增强;ZnFe2O4的引入有助于催化剂ZnFe2O4/N-C石墨化程度的提高,当n(Fe):n(Zn)=2:1,金属离子总浓度为0.1 mol/L,碳化温度为800℃时,所得催化剂ZnFe2O4/N-C-800的D峰与G峰比ID/IG值为0.97,低于N-C的ID/IG值(1.12),且对电解水析氢反应和析氧反应均有良好的催化性能.

English Abstract

参考文献 (19) 相关文章 (1)

目录