石墨化氮化碳负载Cu纳米颗粒用作高效氧还原电催化剂

doi:10.1016/S1872-2067(17)62764-5

催化学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (6): 1006-1010.DOI: 10.1016/S1872-2067(17)62764-5

石墨化氮化碳负载Cu纳米颗粒用作高效氧还原电催化剂

李赫楠^a,c, 徐雅楠^a, Hansinee Sitinamaluwa^a, Kimal Wasalathilake^a, Dilini Galpaya^b, 闫澄^a

a. 昆士兰科技大学化学、物理与机械工程学院, 昆士兰布里斯班4001, 澳大利亚;
b. 昆士兰科技大学中央分析研究室, 昆士兰布里斯班4001, 澳大利亚;
c. 江苏大学化学与化工学院, 江苏镇江 212013

收稿日期:2016-11-30 修回日期:2016-12-31 出版日期:2017-06-18 发布日期:2017-06-08
通讯作者: 闫澄
基金资助:
澳大利亚国家科研委员会探索项目（DP150101717）

Cu nanoparticles supported on graphitic carbon nitride as an efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction

Henan Li^a,c, Yanan Xu^a, Hansinee Sitinamaluwa^a, Kimal Wasalathilake^a, Dilini Galpaya^b, Cheng Yan^a

a. School of Chemistry, Physics and Mechanical Engineering, Queensland University of Technology (QUT), Brisbane 4001, Queensland, Australia;
b. Central Analytical Research Facility, Queensland University of Technology (QUT), Brisbane 4001, Queensland, Australia;
c. School of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu, China

Received:2016-11-30 Revised:2016-12-31 Online:2017-06-18 Published:2017-06-08
Supported by:
This work was supported by the Australian Research Council Discovery Project (DP150101717)

摘要/Abstract

摘要：

高活性低成本氧还原反应（ORR）电催化剂是燃料电池和金属/空气电池等可再生能源技术的关键组成部分. 在离子液体[（C₁₆mim）₂CuCl₄]和质子化的石墨化氮化碳（g-CN）的存在下，采用简易的水热反应制备了Cu/g-CN电催化剂用于ORR. 与纯的g-CN相比，所制Cu/g-CN表现出高的ORR催化活性：起始电势正移99 mV，为2倍动力学电流密度. 另外，Cu/g-CN还表现出比商用Pt/C （HiSPECTM 3000，20%）催化剂更好的稳定性和甲醇容忍性. 因此，该催化剂作为廉价的高效ORR电催化剂有望应用于燃料电池中.

关键词: 氧还原反应, 石墨化氮化碳, 纳米颗粒, 电催化剂, 离子液体

Abstract:

High active and cost-effective electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) are essential components of renewable energy technologies, such as fuel cells and metal/air batteries. Herein, we propose that ORR active Cu/graphitic carbon nitride (Cu/g-CN) electrocatalyst can be prepared via a facile hydrothermal reaction in the present of the ionic liquid (IL) bis(1-hexadecyl-3- methylimidazolium) tetrachlorocuprate [(C₁₆mim)₂CuCl₄] and protonated g-CN. The as-prepared Cu/g-CN showed an impressive ORR catalytic activity that a 99 mV positive shift of the onset potential and 2 times kinetic current density can be clearly observed, comparing with the pure g-CN. In addition, the Cu/g-CN revealed better stability and methanol tolerance than commercial Pt/C (HiSPECTM 3000, 20%). Therefore, the proposed Cu/g-CN, as the inexpensive and efficient ORR electrocatalyst, would be a potential candidate for application in fuel cells.

Key words: Oxygen reduction reaction, Graphitic carbon nitride, Nanoparticle, Electrocatalyst, Ionic liquid

李赫楠, 徐雅楠, Hansinee Sitinamaluwa, Kimal Wasalathilake, Dilini Galpaya, 闫澄. 石墨化氮化碳负载Cu纳米颗粒用作高效氧还原电催化剂[J]. 催化学报, 2017, 38(6): 1006-1010.

Henan Li, Yanan Xu, Hansinee Sitinamaluwa, Kimal Wasalathilake, Dilini Galpaya, Cheng Yan. Cu nanoparticles supported on graphitic carbon nitride as an efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(6): 1006-1010.

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Cu nanoparticles supported on graphitic carbon nitride as an efficient electrocatalyst for oxygen reduction reaction

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