多孔Fe-N-C催化剂的制备及其电催化氧还原反应的研究.docx

多孔Fe-N-C催化剂的制备及其电催化氧还原反应的研究
摘要：
Fe-N-C催化剂是一种非常有潜力的电催化氧还原反应催化剂，已经受到了广泛的关注。本文通过将多孔碳球和铁氯化物进行共热合成，制备了一种多孔Fe-N-C催化剂。此外，本文对多孔Fe-N-C催化剂在电催化氧还原反应（ORR）中的性能进行了测试。结果表明，多孔Fe-N-C催化剂具有很高的ORR活性、优异的稳定性和更低的电位。
引言：
电催化氧还原反应是一种重要的反应，已经在生产中得到了广泛的应用，尤其是在燃料电池、锂空气电池和金属空气电池中。然而，高效稳定的催化剂是这些反应的瓶颈。因此，研究高效稳定的电催化氧还原反应催化剂成为近年来的热点。
铁基催化剂是一类重要的ORR催化剂，因为铁含量广泛存在于地球的各个领域，而且铁也是一种相对便宜的金属。通过在铁表面负载一些其他原子或分子，可以大大提高铁基催化剂的ORR活性和选择性。其中，Fe-N-C催化剂因为具有高活性、良好的稳定性和易于合成的特点，而备受关注。
实验：
（1）制备多孔Fe-N-C催化剂：
以多孔碳球和铁氯化物为原料，先将多孔碳球炼制一次，然后将铁氯化物溶液滴加到多孔碳球中，并在氮气保护下进行900℃热处理。得到的样品称为Fe-N-C。
（2）测试Fe-N-C的ORR性能：
我们在端口1加入饱和的氧气，以电解液为介质，并在转速为1600rpm的条件下测试ORR活性。
结果：
（1）多孔Fe-N-C催化剂表现出一定的晶化程度，同时也具有大量的孔洞结构，孔径分布范围广，具有优异的电子传输性和质子传输性。
（2）多孔Fe-N-C催化剂在ORR中表现良好，具有很高的转化率和很低的电位。
（3）与传统的Pt/C催化剂相比，多孔Fe-N-C催化剂表现出了更稳定的ORR性能，并且耐久性更好。
讨论：
本文通过共热合成制备了一种多孔Fe-N-C催化剂，并测试了其在ORR中的性能。结果表明，多孔Fe-N-C催化剂通过增加其对氧分子的吸附能力和电子传输性，实现了很高的ORR活性。此外，多孔Fe-N-C催化剂具有较好的稳定性和长耐久性，能够应对长期使用的情况。
结论：
本文成功制备了一种多孔Fe-N-C催化剂，其具有很高的ORR活性、优异的稳定性和更低的电位。这证明了多孔Fe-N-C催化剂具有巨大的应用前景，可以作为电催化氧还原反应催化剂的一种备选方案。