项目名称: 石墨烯原位组装金属卟啉纳米阵列的三维复合氧还原催化剂的研究

项目编号: No.21501045

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 李奇

作者单位: 河南大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 针对卟啉基材料作为氧还原催化剂导电性、稳定性以及4电子还原选择性较差的问题,本项目拟采用卟啉可控自组装方法,在石墨烯表面直接可控生长金属卟啉纳米阵列,利用抽滤成膜组装技术,构筑金属卟啉组装体-石墨烯三维复合纳米材料。金属卟啉组装体直接生长在石墨烯表面,有效阻隔石墨烯自身团聚效应,使所得三维薄膜具有良好稳定的孔结构,可直接作为氧还原反应催化电极。金属卟啉组装体本身为大π离域体系,组装体与石墨烯之间存在良好的三维电子传输通道,这些都有利于电子在催化剂分子之间传递,能够最大程度的促进4e还原过程,同时克服传统催化剂只能在支撑物表面分布的弊端,有望成为高活性、高负载量的氧还原复合催化剂。该项目的实施将拓展三维多孔组装体-碳材料复合氧还原反应催化剂在燃料电池器件中的应用,为发展性能优越、成本低廉的燃料电池提供理论依据,推动燃料电池的规模生产。

中文关键词: 金属卟啉;纳米组装体;氧气还原反应;可控自组装;燃料电池

英文摘要: To solve some problems of porphyrin-based catalyst in oxygen reduction reaction, such as weak electrical conductivity, poor stablility and 4 electronic selectivity, the composite material catalysts based on porphyrin assembly arrays on the surface of graphene are controllable synthesized by self-assembly method. The aggregation effect of graphene is restrained because interaction between graphene layers is prevented by porphyrin self-assemby arrays directly loading on graphene surface, and these composite porous material can be directly used as electrode for catalysis oxygen reduction reaction and the whole process of preparation is fairly simple. The drawback of the traditional catalyst only distribution on the surface will be overcame by forming π-delocalization system in every porphyrin assembly and building three dimensional electronic transmission channel which benefit to increasing efficiency of 4 electronic selective and electronic transmission. This results will provide theoretical guidance on the development of novel three dimensional porous assembly-carbon composite material catalysts for oxygen reduction reaction, and conducive to promoting performance and reduced costs of fuel cell devices.

英文关键词: Metal Porphyrin;Nanoassembly;Oxgen Reduction Reaction; Controllable Self-Assembly;Fuel Cell

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