JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

聚苯胺基ZnFe-N-C的制备及其电还原CO2催化性能研究

刘卫涛 张桂伟 平丹 刘孟可 张金鸽 韩敬莉 樊凯奇 吴诗德

刘卫涛, 张桂伟, 平丹, 等. 聚苯胺基ZnFe-N-C的制备及其电还原CO2催化性能研究[J]. 轻工学报, 2020, 35(1): 55-62. doi: 10.12187/2020.01.007
引用本文: 刘卫涛, 张桂伟, 平丹, 等. 聚苯胺基ZnFe-N-C的制备及其电还原CO2催化性能研究[J]. 轻工学报, 2020, 35(1): 55-62. doi: 10.12187/2020.01.007
LIU Weitao, ZHANG Guiwei, PING Dan, et al. Study on preparation of polyaniline-based ZnFe-N-C and its catalytic performance for electrocatalytic reduction of CO2[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(1): 55-62. doi: 10.12187/2020.01.007
Citation: LIU Weitao, ZHANG Guiwei, PING Dan, et al. Study on preparation of polyaniline-based ZnFe-N-C and its catalytic performance for electrocatalytic reduction of CO2[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(1): 55-62. doi: 10.12187/2020.01.007

聚苯胺基ZnFe-N-C的制备及其电还原CO2催化性能研究

    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);郑州轻工业大学校内科研基金项目(13306000028);郑州轻工业大学博士基金项目(2018BSJJ024,2018BSJJ025)

  • 中图分类号: O645

Study on preparation of polyaniline-based ZnFe-N-C and its catalytic performance for electrocatalytic reduction of CO2

  • Received Date: 2019-12-02

    CLC number: O645

  • 摘要: 以苯胺为单体、过硫酸铵为引发剂、ZnCl2和FeCl3为金属源,采用一步原位化学聚合法制备ZnFe-PANI催化剂前驱体,再经高温热解-酸化-二次热解合成ZnFe-N-C催化剂,利用XRD,SEM,Raman等方法对催化剂的形貌、结构进行表征,并采用电还原CO2反应考察其催化性能.结果表明:金属掺杂对N-C材料的形貌和结构影响不大,但可使其结构稳定性增强、缺陷位数目和活性位数目增多、电化学活性面积增大,有利于反应性能的提高;当前驱体中n(Zn):n(Fe)=3:1时,所得样品ZnFe-N-C-3-1的催化性能最好,在0.5 V的过电压下,电还原CO2产物CO法拉第效率高达55%.
    1. [1]

      HU B,GUILD C,SUIB S L.Thermal,electrochemical,and photochemical conversion of CO2 to fuels and value-added products[J].Journal of CO2 Utilization,2013(1):18.

    2. [2]

      JHONG H,MA S,KENIS P J.Electrochemical conversion of CO2 to useful chemicals:Current status,remaining challenges,and future opportunities[J].Current Opinion in Chemical Engineering,2013,2(2):191.

    3. [3]

      VARELA A S,RANJBAR SAHRAIE N,STEINBERG J,et al.Metal-doped nitrogenated carbon as an efficient catalyst for direct CO2 electroreduction to CO and hydrocarbons[J].Angewandte Chemie International Edition,2015,54(37):10758.

    4. [4]

      CASTELO-QUIBÉN J,ABDELWAHAB A,PÉREZ-CADENAS M,et al.Carbon-iron electro-catalysts for CO2 reduction:The role of the iron particle size[J].Journal of CO2 Utilization,2018,24:240.

    5. [5]

    6. [6]

      ZHAO C,DAI X,YAO T,et al.Ionic exchange of metal-organic frameworks to access single nickel sites for efficient electroreduction of CO2[J].Journal of the American Chemical Society,2017,139(24):8078.

    7. [7]

      CHEN Z,MOU K,YAO S,et al.Zinc-coordinated nitrogen-codoped graphene as an efficient catalyst for selective electrochemical reduction of CO2 to CO[J].Chem Sus Chem,2018,11(17):2944.

    8. [8]

      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.

    9. [9]

      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.

    10. [10]

      LIU W,ZHANG L,LIU X,et al.Discriminating catalytically active FeNx species of atomically dispersed Fe-N-C catalyst for selective oxidation of the C-H bond[J].Journal of the American Chemical Society,2017,139(31):10790.

    11. [11]

      王世双.金属氧化物/聚苯胺/碳材料三元复合材料的构建及其在超级电容器中的应用[D].扬州:扬州大学,2016.

    12. [12]

      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.

    13. [13]

      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.

    14. [14]

      VON-DEAK D,SINGH D,KING J C,et al.Use of carbon monoxide and cyanide to probe the active sites on nitrogen-doped carbon catalysts for oxygen reduction[J].Applied Catalysis B:Environmental,2012(113):126.

    15. [15]

      BI W,LI X,YOU R,et al.Surface immobilization of transition metal ions on nitrogen-doped graphene realizing high-efficient and selective CO2 reduction[J].Advanced Materials,2018,30(18):1706617.

    16. [16]

      裘建平.三维Ag和TiO2纳米管电极电化学还原CO2[D].杭州:浙江工业大学,2016.

    17. [17]

      刘丽.Cu基催化剂的制备及其电还原CO2合成醇的研究[D].上海:华东师范大学,2018.

    18. [18]

      张文河,马承愚,乔锦丽,等.CuxO (CuO-Cu2O)纳米球催化剂制备及对CO2 电化学还原性能影响的研究[J].环境工程,2016(3):102.

    19. [19]

      赵喆.基于硫化铜纳米片的电化学还原CO2研究[D].天津:天津理工大学,2018.

    1. [1]

      李浩佳贺诗华曹艺泽郭西玉朱由余赵玮钦黄淳 . 以碳量子点为荧光信号的生物传感器构建及其在金银花 Pb2+ 检测中的应用. 轻工学报, 2024, 0(0): -.

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  • 收稿日期:  2019-12-02
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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刘卫涛, 张桂伟, 平丹, 等. 聚苯胺基ZnFe-N-C的制备及其电还原CO2催化性能研究[J]. 轻工学报, 2020, 35(1): 55-62. doi: 10.12187/2020.01.007
引用本文: 刘卫涛, 张桂伟, 平丹, 等. 聚苯胺基ZnFe-N-C的制备及其电还原CO2催化性能研究[J]. 轻工学报, 2020, 35(1): 55-62. doi: 10.12187/2020.01.007
LIU Weitao, ZHANG Guiwei, PING Dan, et al. Study on preparation of polyaniline-based ZnFe-N-C and its catalytic performance for electrocatalytic reduction of CO2[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(1): 55-62. doi: 10.12187/2020.01.007
Citation: LIU Weitao, ZHANG Guiwei, PING Dan, et al. Study on preparation of polyaniline-based ZnFe-N-C and its catalytic performance for electrocatalytic reduction of CO2[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(1): 55-62. doi: 10.12187/2020.01.007

聚苯胺基ZnFe-N-C的制备及其电还原CO2催化性能研究

    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);郑州轻工业大学校内科研基金项目(13306000028);郑州轻工业大学博士基金项目(2018BSJJ024,2018BSJJ025)

摘要: 以苯胺为单体、过硫酸铵为引发剂、ZnCl2和FeCl3为金属源,采用一步原位化学聚合法制备ZnFe-PANI催化剂前驱体,再经高温热解-酸化-二次热解合成ZnFe-N-C催化剂,利用XRD,SEM,Raman等方法对催化剂的形貌、结构进行表征,并采用电还原CO2反应考察其催化性能.结果表明:金属掺杂对N-C材料的形貌和结构影响不大,但可使其结构稳定性增强、缺陷位数目和活性位数目增多、电化学活性面积增大,有利于反应性能的提高;当前驱体中n(Zn):n(Fe)=3:1时,所得样品ZnFe-N-C-3-1的催化性能最好,在0.5 V的过电压下,电还原CO2产物CO法拉第效率高达55%.

English Abstract

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