利用含氮碳源合成B,N分离共掺杂晶态纳米碳及其氧还原反应催化性能研究

项目名称： 利用含氮碳源合成B,N分离共掺杂晶态纳米碳及其氧还原反应催化性能研究

项目编号： No.21401048

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： 王蕾

作者单位： 黑龙江大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 发展低成本、高活性的非贵金属阴极氧还原反应催化剂是质子交换膜燃料电池商业化的关键。B,N共掺杂纳米碳材料是很有前景的催化剂，但是在材料制备过程中B原子与N原子容易形成BN共价键，这对于氧还原反应是不利的。针对以上问题，本项研究拟采用具有极性基团的含N生物质或聚合物作为碳源，基于基团配位原理，先后分别引入具有石墨化催化剂的金属离子及B源。经过碳化和酸处理后，合成B,N分离共掺杂晶态纳米碳。先引入的金属离子对N原子有固定作用，避免N原子与后引入的B原子直接接触，从而防止在碳化过程中生成BN共价键，从而制备B,N分离共掺杂晶态纳米碳。控制合成条件，实现对材料结构（B,N的掺杂类型和含量、以及碳的晶化程度和形貌结构等）的调控。研究这类材料对氧还原反应的电催化活性，理论计算结合实验表征，明晰材料结构与性能之间的关系。

中文关键词： B;N分离共掺杂；碳基纳米结构；基团配位作用；燃料电池；氧还原反应

英文摘要： Development the non-precious metal catalyst with low-cost and high activity towards oxygen reduction reactions (ORR) is the key of the commercialization for proton exchange membrane fuel cells. B,N-codoped carbon nanostructure materials are as a kind of

英文关键词： B;N-separated codoping；carbon-based nanostructures；group coordination；fuel cells；oxygen reduction reactions