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过渡金属Co_(3)O_(4)/ZnO-ZIF氧还原催化剂Co/Zn-ZIF模板法制备及其产电性能
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作者 蒋博龙 崔艳艳 +3 位作者 史顺杰 常嘉城 姜楠 谭伟强 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期3066-3076,共11页
开发高效、低成本的微生物燃料电池(MFC)阴极催化剂是目前最迫切需要的。本文选用晶体结构相似的ZIF-8与ZIF-67进行复合,制备了双金属叶片结构Co/Zn-ZIF前体材料,并以此为模板和N、C源,制备了Co_(3)O_(4)/ZnO(x)-ZIF阴极催化剂。研究了C... 开发高效、低成本的微生物燃料电池(MFC)阴极催化剂是目前最迫切需要的。本文选用晶体结构相似的ZIF-8与ZIF-67进行复合,制备了双金属叶片结构Co/Zn-ZIF前体材料,并以此为模板和N、C源,制备了Co_(3)O_(4)/ZnO(x)-ZIF阴极催化剂。研究了Co含量(x)对催化剂结构、氧还原(ORR)性能及MFC产电性能的影响。结果表明,在Co_(3)O_(4)/ZnO(x)-ZIF催化剂中,Co_(3)O_(4)/ZnO(2)-ZIF的性能最佳。各催化剂作为阴极的MFC输出电压大小依次为Pt/C(0.58V)>Co_(3)O_(4)/ZnO(2)-ZIF(0.52V)>Co_(3)O_(4)/ZnO(3)-ZIF(0.43V)>Co_(3)O_(4)/ZnO(1)-ZIF(0.39V)。以Co_(3)O_(4)/ZnO(2)-ZIF为阴极催化剂的MFC最大功率密度和化学需氧量(COD)去除率分别为741.1mW/m2和96.1%,接近商用Pt/C的最大功率密度(848.1mW/m2)和化学需氧量(COD)去除率(96.9%)的性能。这归因于其高的吡啶N含量和适宜的孔结构和Co/Zn比值。此外,Co_(3)O_(4)/ZnO(2)-ZIF遵循四电子转移路径,在30天的操作中其产电性能未见明显下降,表现出优异的稳定性。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 金属有机框架 氮掺杂 氧还原 Co_(3)O_(4)催化剂 产电性能
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