项目名称: 介孔炭载亚纳米铱催化剂的制备及其电催化水氧化性能研究

项目编号: No.21303187

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 赵晓晨

作者单位: 中国科学院大连化学物理研究所

项目金额: 25万元

中文摘要: 水氧化反应是模拟光合作用获得洁净新能源的重要环节,开发出高效、稳定的水氧化阳极催化剂对发展水分解燃料电池意义重大。鉴于铱基催化剂在较宽pH范围内的优良水氧化活性及炭载体优异的导电性能,本项目拟以高分散炭载铱基催化剂为研究对象,采用液相自组装的方法,通过原位引入铱物种或原位引入铱物种和具有络合配位作用的杂原子改性组分(包括氮、硼、磷、硫、氯等)的合成策略,并调节体系的还原性、酸碱度、铱前驱物种类和浓度等参数,实现对介孔炭载亚纳米铱粒子的可控合成和对铱粒子配位环境的调变,获得具有优异电催化活性的水氧化催化剂。本项目拟研究制备过程中稳定小尺寸铱粒子的关键因素,并阐述炭的载体性质对铱粒径的影响;建立炭载极小尺寸铱催化剂的结构特征与其电催化水氧化性能的关联,阐明该反应中铱粒子的尺寸效应、金属-炭载体的界面效应,深入理解催化作用机制,为设计出更高效的催化剂奠定基础。

中文关键词: 亚纳米催化剂;单原子催化剂;纳米炭;水分解;电催化

英文摘要: Inspired by natural photosynthesis, water splitting fuel cell is considered a critical system for producing renewable, clean energy. Nowadays, the key challenge for this system is designing stable, efficient electrocatalysts for the oxidative half-reaction, which splits water into oxygen and protons. Due to the unparalleled activity of Ir across a wide range of pH and the well electronic conductivity of carbon, our study is specified on mesoporous carbon supported Ir catalysts. In this proposal, we demonstrated several methods to synthesize mesoporous carbon supported subnano- or single-atom Ir catalysts and employed them as anode materials for water oxidation. The first part will focus on the material science: "in-situ introduction of Ir" and "in-situ introduction of Ir in the presence of heteroatom species" will be employed via the aqueous self-assembly strategy, along with modulation of other synthesis parameters, such as the reductibility, the pH, the source and concentration of Ir precursors etc.. In the second part, water oxidation will be conducted on the obtained materials to evaluate the electrocatalytic performance, and hence to clarify the positive functions for a water oxidation catalyst (WOC). The last part of this proposal dedicates to correlate the structure of catalysts with their performance, el

英文关键词: subnano catalyst;single-atom catalyst;nano carbon;water splitting;electrocatalysis

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