氧还原催化剂的制备及电化学性能的研究
一步法制备阴极氧还原电催化剂FeNC
一步法制备阴极氧还原电催化剂FeNC杨代辉*，冯 勇，白亚峰，薛 峰（贵州梅岭电源有限公司，特种化学电源国家重点实验室，贵州遵义563003）摘要:将硫酸与对苯二胺（pPDA ）进行简单的中和反应，得到质子酸盐[pPDA ] [ 2HSO 4 ],再将[pPDA ] [ 2HSO 4 ]与FeSO 4-7H 2O 溶液混合，最后进行高温处理，一步合成得到高活性的氧还原电催化剂FeNC ,可避免模板法制备的繁杂过程。
在900 C 下、氢气体积分数为10%的氢氩混合气中碳化，前驱体FeSO 4-7H 2O 质量分数为10%的条件下制得的催化剂，半 波电位为0. 815 V （vs. RHE ），起始电位为0. 933 V （vs. RHE ）,与Pt/C 相比，半波电位相当，起始电位正13 mV 。
关键词：氧还原电催化剂；一步合成；FeNC ；模板法中图分类号:TM911.42 文献标志码：A 文章编号：1001-1579（ 2021） 02-0135-03Preparing cathode oxygen reduction electrocatalyst FeNC via one-step methodeYANG Dai-hui * ,FENG Yong,BAI Ya-feng,XUE Feng( State Key Laboratory of Advanced Chemical Power Sources , Guizhou Meiling Power Sources Co ., Ltd ., Zunyi , Guizhou 563003, China )Abstract ：The protic acid salt [ pPDA] [ 2HSO 4 ] was obtained through a simple neutralization reaction between sulfuric acid andp-phenylenediamine(pPDA) ,then [ pPDA] [2HSO 4 ] was mixed with FeSO 4 *7H 2O in an aqueous solution. It could synthesize a highly active oxygen reduction electrocatalyst with the treatment at high temperature in one step , avoiding the tedious process of thetemplate method. The catalyst which was carbonized at 900 C , hydrogen-argon mixture atmosphere with 10% hydrogen volumefraction and 10% precursor FeSO 4 *7H 2O mass fraction ,had a half-wave potential of 0. 815 V ( vs. RHE ) and an initial potential of0. 933 V ( vs. RHE). Compared with Pt/C , the half-wave potential was equivalent ,the initial potential was 13 mV higher.Key words ： oxygen reduction electrocatalyst ； one-step synthesis ； FeNC ； template method阴极缓慢的氧还原进程，阻碍了质子交换膜燃料电池 （PEMFC ）的发展，需要高效的催化剂进行催化[1]。
新型电催化氧还原催化剂的研究
新型电催化氧还原催化剂的研究氧还原反应（ORR）是一种广泛存在于工业和环境应用中的重要反应。
为了促进环境的可持续发展和提高能源利用效率，寻找高效的ORR催化剂成为一个世界性的研究课题。
当前，电催化还原催化剂已成为研究的热点领域之一，因其具有高效、环保和可持续等特性，备受关注。
新型电催化氧还原催化剂的研究可以从催化剂的主要种类、结构特征、制备方法和优化设计等方面展开讨论。
一、主要种类当前广泛研究的ORR催化剂主要有贵金属催化剂（如Pt，Au，Pd等）、非贵金属催化剂（如Fe，Co，Ni等）和碳基催化剂等。
其中，贵金属催化剂被认为具有最高的活性和稳定性，但是制备成本高、稀缺性大等问题制约了其广泛应用。
非贵金属催化剂则相对便宜，但具有活性较低、稳定性以及电化学性能等问题。
碳基催化剂因其良好的生物兼容性、可再生性和较高的催化活性等特点已逐渐成为ORR催化剂研究的主要方向之一，对其研究的趋势不断增强。
二、结构特征催化剂的结构特征对其催化性能具有至关重要的影响。
常见的ORR催化剂具有不同的晶体结构、表面形貌和晶格畸变等，这些特性对其电化学性能产生显著影响。
例如，有研究表明，Pt催化剂表面有更多的奇异位点，能够增强其ORR活性。
另外，纳米结构的催化剂也被证明表现出更高的活性，这是基于量子效应和表面效应的研究结果。
三、制备方法催化剂的制备方法也对其催化性能产生重要影响。
常用的制备方法包括化学还原法、物理气相沉积法、甲烷热解等。
目前，大多数研究依靠与不同混合物和材料的溶液混合，然后经过物理或化学手段进行制备。
例如，一种新型的组装合成方法能够在水体系中生成一种具有高ORR活性的多孔碳基催化剂。
四、优化设计在ORR催化剂的设计和制备过程中，优化设计的策略也越来越受到关注。
例如，根据催化剂表面的缺陷、杂质、异质性等效应，可以对催化剂进行建模分析和系统设计。
另外，笫一性的控制和笫二性的控制也被认为是优化设计中的有效策略。
电催化析氧反应催化剂的研究
电催化析氧反应催化剂的研究
电催化析氧反应催化剂是一种能够促进水的电解制氧的材料。
该催化剂通常由贵金属（如铂、铱、钌等）或其氧化物、碳材料（如石墨、炭黑等）以及其他掺杂元素（如钴、镍、铁等）组成。
电催化析氧反应催化剂的研究主要包括以下几个方面：
1.催化剂的制备方法：目前，常用的电催化析氧反应催化剂制备
方法包括溶胶凝胶法、物理混合法、共沉淀法、电化学沉积法
等。
研究催化剂的制备方法可以提高催化剂的活性和稳定性。
2.催化剂的表征方法：通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显
微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）等手段，可
以对催化剂的结构、形貌和化学成分进行表征。
3.催化剂的活性和稳定性：评估催化剂的活性和稳定性是研究电
催化析氧反应催化剂的重要方面。
通常采用循环伏安（CV）曲
线、计时电流法（Tafel）和持续时间测试等方法评估催化剂的
活性和稳定性。
4.催化剂的机理研究：了解电催化析氧反应催化剂的机理可以为
优化催化剂的性能提供指导。
目前，催化剂的机理研究主要集
中在与氧化还原反应相关的电子传递、中间体的形成和反应机
理等方面。
总之，电催化析氧反应催化剂的研究是一个多学科交叉的领域，需要结合化学、物理、材料学等多方面知识进行研究。
优化催化剂的性能
可以为水的电解制氧技术的发展提供有力支撑。
Co-MOF-74基电催化剂的合成及析氧性能研究
Co-MOF-74基电催化剂的合成及析氧性能研究Co-MOF-74基电催化剂的合成及析氧性能研究一、引言能源短缺与环境污染已经成为全球面临的重要挑战之一。
充分利用可再生能源并转化为高效能源储存与使用形式，已经成为热门研究领域。
其中，氢氧化物燃料电池被广泛认为是一种高效、清洁的能源转换技术。
氢氧化物燃料电池中，析氧反应是产生电能的重要步骤之一。
目前最常用的催化剂是贵金属如铂、钯，然而由于其高成本和稀缺性，限制了其在大规模商业应用中的发展。
因此，寻找具有催化氧化性能的廉价催化剂，成为当前的研究热点。
金属有机框架（MOF）作为一种新型催化剂材料，已经引起广泛关注。
具有高表面积、可调控结构和丰富的活性位点等优势。
Co-MOF-74是一种金属有机框架结构，由钴离子和苯二酚以及1,4-苯二甲酸连接而成。
因此，本研究旨在合成Co-MOF-74催化剂，并研究其析氧性能。
二、实验方法1. 合成Co-MOF-74Co-MOF-74催化剂的合成主要通过水热法进行。
首先，将适量的苯二酚和1,4-苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，加入适量的钴盐溶液。
在搅拌的同时，缓慢滴加无水乙醇，并保持反应温度在120℃下搅拌24小时。
最后，通过离心和水洗，得到Co-MOF-74催化剂。
2. 析氧性能研究使用自制的流动电解槽装置，通过测量Co-MOF-74催化剂在不同条件下的析氧性能。
首先，在实验开始前需要进行催化剂的还原处理，以提高其电催化性能。
然后，将还原后的催化剂放置于阳极处，加入电解液并加以搅拌。
接下来，通过改变温度、催化剂负载量和电压等参数，研究Co-MOF-74催化剂的催化析氧性能。
三、结果与讨论1. Co-MOF-74的合成通过文献中介绍的方法，成功合成了Co-MOF-74催化剂。
并通过X射线衍射、傅立叶变换红外光谱等手段对其进行表征。
结果表明，合成的Co-MOF-74具有高纯度和良好的结晶性能。
2. Co-MOF-74的析氧性能研究通过流动电解槽装置的测试，研究了不同条件下Co-MOF-74的析氧性能。
MOF衍生的氧还原电催化剂及其性能研究
MOF衍生的氧还原电催化剂及其性能研究MOF衍生的氧还原电催化剂及其性能研究引言：随着全球能源危机日益加剧以及对环境友好能源的迫切需求，研究高效、低成本、可再生的能源转换与存储材料已成为当今科学研究的热点之一。
氧还原反应（ORR）作为一种重要的能源转换反应，受到了广泛的关注。
传统的氧还原催化剂如白金和其合金，尽管具有出色的催化性能，但其昂贵的成本、稀缺性和环境影响等问题限制了其在大规模应用中的广泛使用。
因此，寻找替代的、高效的氧还原电催化剂显得尤为重要。
近年来，金属有机骨架材料（MOFs）作为一种新型的材料，受到了广泛的关注。
MOFs具有结构多样性、高的比表面积以及可调控的孔径和孔隙结构等优势，可用于吸附、储存和分离气体、催化等领域。
由于其独特的结构和性质，MOFs也被用于催化领域中的氧还原反应。
本文旨在综述近年来关于MOF衍生的氧还原电催化剂及其性能研究的最新进展，探讨其在能源转换中的应用潜力。
一、MOF衍生氧还原电催化剂的制备方法1. 热解法：通过将MOF结构进行热解，得到不含金属中心的碳结构，进而形成碳基氧还原电催化剂。
通过调节热解温度、时间和其它条件，可以改变材料的结构和性质。
2. 溶剂热法：通过在溶剂中加热MOFs，使其转化为金属或金属氧化物纳米颗粒，进而制备出金属基氧还原电催化剂。
3. 空气活化法：将MOFs暴露在空气中，通过氧气的活化作用，将MOFs转化为金属或金属氧化物纳米颗粒。
二、MOF衍生氧还原电催化剂的性能研究1. 电化学活性表征：通过循环伏安法、线性扫描伏安法等电化学测试方法，评估MOF衍生氧还原电催化剂的电化学活性。
研究发现，MOF衍生催化剂具有较高的活性和稳定性，能够在碱性和中性条件下实现高效的氧还原反应。
2. 电子结构分析：采用X射线光电子能谱（XPS）等表征技术，研究MOF衍生氧还原电催化剂的电子结构。
发现MOF衍生催化剂表面具有大量的金属和非金属原子，能够提供足够的活性位点，进而改善氧还原反应的催化性能。
氧还原反应机理及其在电化学能源设备中的应用
氧还原反应机理及其在电化学能源设备中的应用氧还原反应（ORR）是一种重要的电化学反应，常用于燃料电池、金属-空气电池、锂空气电池等能源设备中。
了解氧还原反应的机理对于优化电化学能源设备性能以及新能源技术的发展至关重要。
本文将介绍氧还原反应的机理，并探讨其在电化学能源设备中的应用。
氧还原反应是氧气在电化学系统中参与的反应，其过程可以分为几个步骤：吸附、电子传递和解吸附。
首先，氧气分子从气体相吸附到电极表面，形成吸附态氧物种（O*）。
接下来，电子从电极传递给吸附态氧物种，形成氧吸附物种（O2-）。
最后，氧吸附物种解吸附，生成氧气分子。
这个反应过程可以用以下半反应表示：O2 + 4e- + 4H+ → 2H2O在酸性介质中，氧还原反应的催化剂通常是过渡金属离子，如Pt、Pd、Ir等。
这些过渡金属催化剂能够提供活性位点，促进氧分子的吸附和反应。
然而，这些贵金属催化剂的成本较高，因此开发更便宜和高效的催化剂一直是研究的热点。
近年来，非贵金属催化剂在氧还原反应中表现出良好的性能，成为研究的焦点之一。
例如，碳基催化剂，如碳纳米管、石墨烯和多孔碳材料，具有高表面积和丰富的官能团，能够有效地吸附氧气分子并催化氧还原反应。
此外，含有过渡金属、杂原子或氮气等原子的碳基催化剂也展现出良好的活性和稳定性。
这些非贵金属催化剂不仅能够降低能源设备的制造成本，还可以减少对贵金属资源的依赖，具有广阔的应用前景。
氧还原反应在电化学能源设备中具有广泛的应用。
其中，燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，氧还原反应是燃料电池中负极（阴极）的关键反应。
燃料电池通过利用氢气或其他可燃物质与氧气的反应来产生电能，实现了高效能源转换的过程。
优化氧还原反应的催化剂可以提高燃料电池的能量转换效率和稳定性。
此外，金属-空气电池和锂空气电池也是利用氧还原反应来产生电能的设备。
金属-空气电池通过金属阳极（如锌）与空气中的氧气反应，产生电能。
锂空气电池则通过将锂阳极的锂离子与空气中的氧气反应，实现高能量密度和长循环寿命的电池系统。
《MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备及氧还原性能研究》范文
《MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备及氧还原性能研究》篇一一、引言随着全球能源危机和环境问题的日益突出，开发高效、环保、可持续的能源转换和存储技术已成为科研领域的热点。
其中，单原子催化剂（SACs）因其独特的结构特征和高效的催化性能在电催化领域受到了广泛关注。
本文以MOFs（金属有机框架）衍生过渡金属单原子催化剂为研究对象，重点探讨其制备方法及氧还原性能的研究。
二、MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备2.1 制备原理MOFs是由金属离子和有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体材料。
通过选择合适的金属离子和有机配体，可以制备出具有特定结构和功能的MOFs材料。
在此基础上，通过高温热解、蚀刻等方法，可得到过渡金属单原子催化剂。
2.2 制备方法（1）合成MOFs前驱体：根据所需的金属元素和有机配体，按照一定的摩尔比将金属盐和有机配体溶于溶剂中，在适当的温度和压力下进行反应，得到MOFs前驱体。
（2）热解或蚀刻：将MOFs前驱体在一定的气氛和温度下进行热解或蚀刻，使金属元素以单原子的形式分散在碳基底上，形成单原子催化剂。
（3）后处理：对得到的单原子催化剂进行清洗、干燥等后处理过程，以提高其稳定性和催化性能。
三、氧还原性能研究3.1 氧还原反应（ORR）概述氧还原反应是燃料电池等电化学装置中的关键反应之一，其反应过程复杂，涉及电子转移和物质传递等多个步骤。
单原子催化剂因其独特的结构和优异的催化性能，在ORR中表现出较高的活性和稳定性。
3.2 实验方法与步骤（1）催化剂的表征：利用XRD、TEM、HAADF-STEM等手段对催化剂的形貌、结构、元素分布等进行表征。
（2）ORR性能测试：在电化学工作站中，采用循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）等手段测试催化剂的ORR性能，包括起始电位、半波电位、极限电流密度等参数。
（3）反应机理研究：通过原位光谱、同位素标记等方法研究ORR的反应机理和中间产物。
《MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备及氧还原性能研究》范文
《MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备及氧还原性能研究》篇一一、引言随着能源危机和环境污染问题的日益严重，寻找高效、环保的能源转换和存储技术已成为科研领域的重要课题。
过渡金属单原子催化剂（SACs）因其具有高活性、高选择性及高稳定性等优点，在电催化领域展现出巨大的应用潜力。
而金属有机框架（MOFs）材料因具有多孔结构、高比表面积及可调的化学性质，被广泛用于制备单原子催化剂。
本文旨在研究MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备方法及其在氧还原反应（ORR）中的性能。
二、MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备1. 材料选择与合成本研究所选用的MOFs材料为ZIF-67（钴基金属有机框架）。
首先，通过溶剂热法合成ZIF-67纳米晶体。
随后，将ZIF-67与过渡金属盐进行复合，通过高温煅烧，使MOFs材料衍生为含有单分散过渡金属原子的碳基催化剂。
2. 制备过程（1）ZIF-67的合成：在溶剂热条件下，以2-甲基咪唑和钴盐为原料，合成ZIF-67纳米晶体。
（2）复合过渡金属盐：将ZIF-67与过渡金属盐（如铁盐、钴盐等）混合，使过渡金属离子负载在MOFs上。
（3）高温煅烧：将负载有过渡金属离子的ZIF-67在惰性气氛下进行高温煅烧，使MOFs材料衍生为碳基催化剂，同时使过渡金属原子单分散地负载在碳基底上。
三、氧还原性能研究1. 氧还原反应（ORR）机理氧还原反应是燃料电池和金属空气电池等能源转换装置中的关键反应。
本研究通过探究MOFs衍生过渡金属单原子催化剂在ORR中的反应机理，评价其催化性能。
2. 实验方法与结果（1）电化学测试：利用循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）对催化剂进行电化学测试，评估其ORR性能。
（2）结果分析：通过对比不同催化剂的CV和LSV曲线，发现MOFs衍生过渡金属单原子催化剂具有较高的催化活性、良好的选择性和稳定性。
其中，铁基和钴基催化剂在ORR中表现出优异的性能。
四、讨论与展望1. 制备方法优化通过调整MOFs材料的种类、过渡金属离子的负载量以及煅烧温度等参数，可以进一步优化催化剂的制备方法，提高其催化性能。
《非贵金属Fe-N-C电催化剂的制备及其氧还原性能研究》范文
《非贵金属Fe-N-C电催化剂的制备及其氧还原性能研究》篇一非贵金属Fe-N-C电催化剂的制备及其氧还原性能研究一、引言随着全球能源危机和环境问题的日益突出，电化学能源转换与存储技术受到了广泛关注。
其中，氧还原反应（ORR）作为燃料电池和金属空气电池等电化学设备的核心反应，其催化剂的性能直接决定了设备的性能。
传统的贵金属基催化剂如铂（Pt）具有出色的ORR活性，但其高成本和稀缺性限制了其大规模应用。
因此，开发非贵金属基的ORR催化剂，特别是Fe-N/C催化剂，成为了当前研究的热点。
本文旨在研究非贵金属Fe-N/C电催化剂的制备方法及其氧还原性能。
二、材料与方法（一）材料准备本实验所需的材料包括铁源（如硫酸亚铁）、氮源（如氨水或三聚氰胺）、碳源（如炭黑或生物质）等。
（二）催化剂制备本实验采用高温热解法制备Fe-N/C电催化剂。
具体步骤包括：将铁源、氮源和碳源混合均匀，然后进行高温热解处理，得到Fe-N/C电催化剂。
（三）性能测试采用循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）等电化学测试方法，对所制备的Fe-N/C电催化剂的氧还原性能进行测试。
三、实验结果与分析（一）Fe-N/C电催化剂的制备结果通过高温热解法成功制备了非贵金属Fe-N/C电催化剂。
通过对制得的催化剂进行XRD、SEM等表征手段，发现催化剂中存在明显的Fe-N键和良好的碳结构。
（二）氧还原性能分析对所制备的Fe-N/C电催化剂进行CV和LSV测试，发现其在碱性溶液中表现出较好的氧还原性能。
通过对比不同条件下的CV和LSV曲线，分析了铁源、氮源、碳源的配比及热解温度等因素对氧还原性能的影响。
实验结果表明，适量的铁源和氮源以及适宜的热解温度有利于提高催化剂的氧还原性能。
（三）性能对比分析将所制备的Fe-N/C电催化剂与商业Pt/C催化剂进行性能对比。
在相同条件下测试，发现Fe-N/C电催化剂在碱性溶液中的氧还原性能与商业Pt/C相当，甚至在某些条件下表现出更优异的性能。
《MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备及氧还原性能研究》范文
《MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备及氧还原性能研究》篇一一、引言随着环境问题和能源危机日益突出，清洁、高效的能源转换和存储技术成为了研究的热点。
在众多领域中，电催化氧还原反应（ORR）因其在燃料电池和金属-空气电池等新能源器件中的应用，引起了广泛的关注。
近年来，单原子催化剂（SACs）由于其极高的原子利用率和优异的催化性能，在ORR反应中展现出巨大的潜力。
其中，MOFs（金属有机框架）衍生过渡金属单原子催化剂因其独特的结构和优异的性能，成为了研究的热点。
本文将重点研究MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备方法及其在氧还原性能方面的应用。
二、MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备MOFs是一种由金属离子和有机配体通过配位键形成的具有周期性网络结构的材料。
其独特的结构和性质使得MOFs成为制备单原子催化剂的理想前驱体。
制备MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的主要步骤包括：1. 选择合适的MOFs前驱体。
根据所需催化性能，选择具有合适金属节点和有机配体的MOFs。
2. 合成MOFs。
通过溶剂热法、扩散法等方法合成MOFs。
3. 热解制备单原子催化剂。
在一定的气氛和温度下，对MOFs进行热解，使有机配体分解，同时保留金属节点，形成单原子催化剂。
4. 优化催化剂性能。
通过调整热解温度、气氛、金属负载量等参数，优化催化剂的性能。
三、氧还原性能研究1. 氧还原反应（ORR）是一种在能源转换和存储器件中具有重要应用价值的电化学反应。
由于ORR的反应动力学较为复杂，需要高效的催化剂来降低反应的过电位。
MOFs衍生过渡金属单原子催化剂因其独特的结构和优异的性能，在ORR反应中展现出巨大的潜力。
2. 通过循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）等电化学方法，测试单原子催化剂的ORR性能。
CV曲线和LSV曲线可以反映催化剂的氧化还原峰位置和电流密度等关键参数，从而评估催化剂的活性。
3. 利用旋转圆盘电极（RDE）等电化学技术，进一步研究单原子催化剂的ORR反应机理。
CoPt@CMK-3的制备及电催化氧还原反应性能
第 50 卷 第 4 期2021 年 4 月Vol.50 No.4Apr. 2021化工技术与开发Technology & Development of Chemical IndustryCoPt@CMK-3的制备及电催化氧还原反应性能唐文静（浙江省碳材料技术研究重点实验室，温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325027）摘 要：本文研究了CoPt@CMK-3催化剂的制备及其电催化燃料电池阴极反应[氧还原反应（ORR）]的活性。
结构表征显示，CoPt为L10型的金属间化合物。
电催化性能结果表明，CoPt@CMK-3具有优于商业Pt/C的催化氧还原反应活性，主要为四电子转移过程，同时具有良好的抗甲醇毒化能力。
这些结果表明，CoPt@CMK-3复合材料是一种有前途的燃料电池阴极反应的催化剂。
关键词：CoPt；氧还原反应（ORR）；CMK-3中图分类号：TB 331 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2021)04-0010-03作者简介：唐文静（1994-），女，硕士，研究方向：碳纳米材料收稿日期：2021-01-11氧还原反应(ORR)是燃料电池等能量储存和转换装置中一个重要的电化学过程[1-2]，但其缓慢的动力学过程极大地限制了燃料电池的能量输出[3-5]。
铂(Pt)是ORR 反应的基准电催化剂，展现出优异的催化活性。
然而，Pt 基电催化剂存在成本高、抗毒化能力差等问题，严重阻碍了燃料电池的大规模商业化[6]。
因此，使用过渡金属对Pt 进行合金化[7-11]，已经成为改进燃料电池技术的重要突破点，一方面可以降低成本，另一方面能实现更高的电化学活性和更佳的抗毒化能力。
本文以介孔碳为碳基体，采用高温退火，简单高效地合成了多孔碳包覆CoPt 有序合金的碳催化剂材料，并研究了材料的电催化氧还原反应的性能。
1 实验部分1.1 实验流程首先制备有序介孔二氧化硅模板(SBA-15)，然后采用硬模板法，通过纳米灌注、高温热解、HF 浸泡除模板等流程，获得有序介孔碳CMK-3前驱体，最后，将可溶性Co(NO)3·6H 2O 和H 2PtCl 6浸渍到CMK-3中，在60℃下烘干，在管式炉中采用550℃保温3h、650℃保温6h 的方式分段高温退火，得到介孔碳包覆的钴铂金属间化合物碳材料催化剂。
电催化氧还原反应的机理研究
电催化氧还原反应的机理研究电催化氧还原反应是一种重要的电化学反应，在能源转换和环境保护领域具有广泛的应用。
深入研究电催化氧还原反应的机理，对于提高催化剂的性能和设计高效的氧还原反应器件具有重要意义。
本文将从原理、催化剂以及机理三个方面探讨电催化氧还原反应的机理研究。
一、原理电催化氧还原反应是指在电极表面上通过电催化剂的作用将氧气还原为水或其他简单氧化物的反应。
该反应通常发生在氧还原反应的两个半反应过程中，首先是氧气分子在电极表面被还原成离子态的氧物种，然后这些氧物种进一步参与反应生成水或其他氧化物。
二、催化剂催化剂在电催化氧还原反应中起到了关键作用。
常用的催化剂包括过渡金属和电子传递物质等。
过渡金属催化剂的活性中心通常是金属的表面或边缘位点，而电子传递物质则是将电子从电极传递到氧物种的中间体。
催化剂的选择和设计对于电催化氧还原反应的效率和选择性具有重要的影响。
三、机理电催化氧还原反应的机理研究是了解反应过程和催化机制的关键。
在反应机理的研究中，常用的方法包括实验测量、理论计算和原位表征等。
通过这些方法可以揭示反应中的关键步骤、中间体以及速率控制步骤等。
例如，实验测量可以通过电化学方法研究反应速率和电催化剂的电化学行为，原位表征可以通过表面技术对催化剂的结构和组成进行研究，而理论计算可以通过计算模拟揭示反应机理中的分子运动和能垒等。
这些方法相互结合，可以提供全面的反应机理信息。
总结电催化氧还原反应的机理研究对于催化剂设计和氧还原反应器件的开发具有重要的意义。
在了解反应的原理基础上，选择合适的催化剂，并结合实验测量、理论计算和原位表征等方法可以揭示反应的机理和关键步骤。
进一步的研究将为电催化氧还原反应的应用提供更多的可能性。
通过以上对电催化氧还原反应机理的研究的探讨，我们可以看到在电催化氧还原反应的过程中，原理、催化剂以及机理是密不可分的。
深入研究和理解这些方面，将有助于我们提高电催化氧还原反应的效率和选择性，推动能源转换和环境保护领域的发展。
《2024年MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备及氧还原性能研究》范文
《MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备及氧还原性能研究》篇一一、引言随着能源危机和环境污染问题的日益严重，寻找高效、环保的能源转换和存储技术已成为科研领域的重要课题。
在众多研究中，单原子催化剂因其具有优异的催化性能和原子利用率而备受关注。
本文以MOFs（金属有机框架）衍生过渡金属单原子催化剂为研究对象，探讨其制备方法及氧还原性能。
二、MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的制备（一）材料选择与合成MOFs作为一种具有高度有序结构的材料，其多孔性、高比表面积和良好的化学稳定性使其成为制备单原子催化剂的理想载体。
本实验选用不同种类的MOFs材料作为载体，采用溶胶凝胶法、高温煅烧等方法，制备出负载过渡金属（如Fe、Co、Ni等）的单原子催化剂。
（二）催化剂的合成工艺本实验首先通过调节溶液的pH值和反应温度等条件，优化MOFs材料的合成工艺。
随后，在MOFs表面负载过渡金属元素，经过高温煅烧或还原处理，使金属元素以单原子的形式均匀分布在载体上。
最后，通过一系列的洗涤和干燥过程，得到最终的催化剂样品。
三、氧还原性能研究（一）实验方法与设备本实验采用电化学工作站、旋转圆盘电极等设备，对催化剂的氧还原性能进行测试。
通过循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）等手段，研究催化剂的电化学性能。
（二）氧还原性能分析实验结果表明，MOFs衍生过渡金属单原子催化剂具有良好的氧还原性能。
在碱性条件下，催化剂的起始电位和半波电位均有所提高，且具有良好的稳定性和耐久性。
此外，催化剂的氧还原反应动力学过程也得到了显著改善。
四、讨论与展望（一）讨论MOFs衍生过渡金属单原子催化剂的优异性能主要归因于其高度有序的结构、良好的分散性和优异的电导率。
首先，MOFs 的高比表面积和孔隙结构为金属元素的负载提供了良好的支撑和分散环境；其次，通过高温煅烧或还原处理，使金属元素以单原子的形式存在，有效提高了原子利用率；最后，催化剂具有良好的电导率，有利于电子的传输和反应的进行。
氧还原催化剂
• 从催化剂寿命等实际应用角度考虑, 最常用的载体仍为炭 黑材料, 包括乙炔黑(BET 表面积：~50 m2/g), Vulcan XC72 (BET 表面积: ~250 m2/g), KETJEN 黑(BET 表面积： ~1000m2/g)。以上这三种炭材料均有很好的导电性能, 但 它们比表面积相差较大, 表面形态也有很大差异。
• 另一类氧分子首先得到两个电子还原为 H2O2 （酸性电解质）或 HO2-（碱性电解质），然后 再进一步还原成水，该过程常被称为“二电子反 应途径”。
[1] Xie X. Y., Ma Z. F., Wu X., Ren Q. Z., Yuan X., Jiang Q. Z., and Hu L., Preparation and electrochemical characteristics of CoTMPP-TiO2 NT/BP composite electrocatalyst for oxygen reduction reaction[J]. Electrochim. Acta, 2007, 52(5): 20912096.
• 其中在酸性介质中,Pt是所有单质金属中最好的氧还原催化 剂。对于元素周期表左边的金属,其d轨道电子数较少,通常 易与氧气形成氧化物,因此氧还原活性较低。而对于币族 金属以及Zn、Cd、Hg,由于其d轨道为全充满,因此与氧分 子作用较弱,很难打断0-0键,氧还原活性也较低。对Pt族金 属,其与0的键能(Pt-0)既不是很强,也不是很弱,这样即能打 断0-0键,同时还能让表面吸附的氧物种继续进行后续反应, 还原为水。这一规律,与在固/气异相催化体系建立的 Sabatier原理完全一致[2][3][4]。
氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能
氮掺杂石墨烯的制备及氧还原电催化性能一、本文概述随着能源危机和环境问题的日益严峻，寻求高效、清洁、可持续的能源技术已成为全球科研工作者的重要任务。
作为新一代能源技术的重要组成部分，燃料电池和金属-空气电池等电化学能源转换装置因具有高能量密度和环保特性而备受关注。
在这些电化学能源转换装置中，氧还原反应（ORR）是关键步骤之一，其催化剂的性能直接影响到整个装置的能量转换效率和使用寿命。
因此，开发高效、稳定的氧还原电催化剂成为了当前研究的热点。
近年来，石墨烯作为一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构和物理化学性质，在电催化领域展现出巨大的应用潜力。
而氮掺杂石墨烯作为一种通过引入氮原子对石墨烯进行改性的材料，不仅保留了石墨烯原有的优点，还在电催化性能上有了显著提升。
氮掺杂石墨烯的引入可以改变石墨烯的电子结构，提高其对氧分子的吸附能力，从而优化氧还原反应的动力学过程。
因此，氮掺杂石墨烯被认为是一种具有广阔应用前景的氧还原电催化剂。
本文旨在探讨氮掺杂石墨烯的制备方法以及其在氧还原电催化反应中的性能表现。
我们将详细介绍氮掺杂石墨烯的合成方法，包括化学气相沉积法、热解法、溶剂热法等，并分析各种方法的优缺点。
我们将通过电化学测试手段，如循环伏安法、线性扫描伏安法等，评估氮掺杂石墨烯在氧还原反应中的催化性能，并探讨其催化机理。
我们还将讨论氮掺杂石墨烯在实际应用中所面临的挑战和可能的解决方案。
通过本文的研究，我们期望能够为氮掺杂石墨烯在氧还原电催化领域的应用提供有益的理论指导和实验依据，为推动新一代电化学能源转换装置的发展做出贡献。
二、氮掺杂石墨烯的制备方法氮掺杂石墨烯的制备是提升其氧还原电催化性能的关键步骤。
目前，常见的氮掺杂石墨烯制备方法主要包括化学气相沉积法、热处理方法、化学还原法以及原位合成法等。
化学气相沉积法是一种在气相中通过化学反应生成固态物质并沉积在基底上的方法。
在氮掺杂石墨烯的制备中，含碳和含氮的前驱体在高温下分解，碳原子和氮原子在基底上重新排列，形成氮掺杂石墨烯。
理论电化学的电催化氧还原反应研究
理论电化学的电催化氧还原反应研究1. 引言电催化氧还原反应（ORR）是电化学领域的重要研究课题之一。
随着人类对可再生能源的需求不断增加，ORR的研究变得越来越重要。
理论电化学是研究电化学现象的基本原理和数学模型的学科，对于揭示ORR的机理和优化ORR的催化剂具有重要意义。
本文将以理论电化学的角度，对电催化氧还原反应进行深入研究。
2. ORR的基本概念ORR是指将氧气分子（O2）还原成水分子（H2O）的过程。
这是一种多电子转移过程，通常需要催化剂的参与才能实现。
ORR在能源转换、电池技术和环境保护等方面具有广泛的应用。
3. ORR的机理研究3.1 ORR的反应路径ORR的反应路径是指在反应过程中发生的一系列步骤。
目前，有三种主要的反应路径被广泛接受：四电子/四质子路径、两电子/两质子路径和二电子/两质子路径。
理论电化学通过模拟计算和实验验证，揭示了不同反应路径的机理和能垒。
这对于设计高效的ORR催化剂具有重要意义。
3.2 ORR的催化剂设计ORR的催化剂是指可以降低ORR反应活化能的物质。
理论电化学通过计算方法模拟和分析催化剂与反应物之间的相互作用，来指导催化剂的设计和优化。
常见的ORR催化剂包括金属、金属氧化物和有机物等。
理论电化学研究还揭示了催化剂表面结构和成分对催化性能的影响，为催化剂的合成提供了理论依据。
4. 研究方法和技术理论电化学的研究方法主要包括密度泛函理论（DFT）、电子传输理论和非平衡态动力学模拟等。
DFT是一种基于量子力学的计算方法，可以计算体系的能量、结构和振动频率等。
电子传输理论主要研究电子在界面和电极表面的传输过程。
非平衡态动力学模拟可以模拟系统的时间演化过程，研究反应速率和电流分布等。
5. 研究进展和挑战理论电化学在ORR的研究中已取得了重要进展，提供了深入理解ORR机理和催化剂设计的新思路。
然而，仍存在一些挑战。
首先，ORR是一个复杂的多体耦合反应过程，需要更精确的方法来描述。
《杂原子掺杂低铂催化剂的制备及其氧还原性能研究》范文
《杂原子掺杂低铂催化剂的制备及其氧还原性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换技术，受到了广泛关注。
然而，氧还原反应（ORR）在燃料电池中的动力学过程较慢，导致其性能受到限制。
为解决这一问题，研究人员通常采用在催化剂中增加贵金属铂（Pt）的含量。
然而，铂作为稀有金属，价格昂贵且储量有限。
因此，探索替代策略如使用低铂或非铂催化剂成为当前研究的热点。
其中，杂原子掺杂低铂催化剂因其良好的催化活性和稳定性而备受关注。
本文旨在研究杂原子掺杂低铂催化剂的制备方法及其氧还原性能。
二、杂原子掺杂低铂催化剂的制备1. 材料选择与准备在制备杂原子掺杂低铂催化剂时，我们首先选择适当的载体（如碳黑）和杂原子（如氮、硫、磷等）。
这些杂原子的引入可以改变催化剂的电子结构和表面性质，从而提高其催化性能。
此外，我们还需准备适量的铂前驱体溶液。
2. 制备方法我们采用浸渍法结合热处理工艺制备杂原子掺杂低铂催化剂。
具体步骤如下：首先，将载体与含有所需杂原子的化合物混合，制备出掺杂前驱体。
然后，将铂前驱体溶液浸渍于掺杂前驱体中，使其吸附在载体上。
最后，在一定的温度和气氛下进行热处理，使催化剂形成稳定的结构。
三、氧还原性能研究1. 催化剂表征我们采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的杂原子掺杂低铂催化剂进行表征。
通过这些手段，我们可以了解催化剂的晶体结构、形貌和微观结构等信息。
2. 氧还原性能测试我们通过循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）等电化学测试方法，评价了杂原子掺杂低铂催化剂的氧还原性能。
通过测量催化剂的起始电位、半波电位和峰电流等参数，我们可以评估其催化活性、稳定性和抗甲醇性能等。
四、结果与讨论1. 制备结果通过上述制备方法，我们成功制备了不同杂原子掺杂量的低铂催化剂。
XRD、SEM和TEM等表征结果表明，催化剂具有较好的晶体结构和形貌。
铂碳催化剂氧还原测试实验报告
铂碳催化剂氧还原测试实验报告摘要：本实验以铂碳催化剂为研究对象，通过氧还原反应测试其催化性能。
实验结果表明，铂碳催化剂在氧还原反应中具有较高的催化活性和稳定性，具有广泛的应用前景。
引言：氧还原反应是一种重要的电化学反应，广泛应用于燃料电池、金属空气电池等能源转换器件中。
铂碳催化剂作为一种常用的催化剂，被广泛用于氧还原反应中。
本实验旨在测试铂碳催化剂在氧还原反应中的催化性能，为其应用提供实验依据。
实验方法：1. 制备铂碳催化剂：按照一定比例混合铂粉和活性炭，加入适量的乙醇悬浮液中，超声处理后得到铂碳催化剂。
2. 制备电化学测试电极：将铂碳催化剂涂覆在玻碳电极表面，制备成铂碳催化电极。
3. 确定电极活化条件：使用循环伏安法对铂碳催化电极进行活化，确定最佳活化条件。
4. 进行氧还原反应测试：在酸性电解液中进行氧还原反应测试，记录电流-电压曲线，并计算催化剂的电化学活性表面积。
实验结果与讨论：1. 铂碳催化剂的制备：通过超声处理，铂粉和活性炭均匀分散在乙醇悬浮液中，得到了均一的铂碳催化剂。
2. 电极活化条件的确定：通过循环伏安法测试，确定了最佳活化条件为循环次数为10次，电势范围为-0.2 V至1.0 V。
3. 氧还原反应测试：在最佳活化条件下，进行氧还原反应测试，得到了电流-电压曲线。
通过计算电流密度，可以得到催化剂的电化学活性表面积。
结论：本实验通过对铂碳催化剂的氧还原性能测试，发现铂碳催化剂具有较高的催化活性和稳定性。
铂碳催化剂在酸性电解液中表现出良好的氧还原性能，适用于燃料电池等能源转换器件中。
本实验为铂碳催化剂的应用提供了实验依据，具有重要的科学意义和应用价值。
致谢：感谢实验中得到的帮助和支持，没有你们的帮助，我们无法完成这个实验报告。
谢谢！。
电催化氧化反应机制和催化剂研究
电催化氧化反应机制和催化剂研究电化学氧化反应是目前备受关注的一种新型氧化技术，它虽然与传统的化学氧化技术有点不同，但却具有广泛的应用前景。
在氧化有机物、废水处理等领域，电化学氧化反应已被证明是一种非常有效的氧化技术。
而电催化氧化反应作为其中的一个分支，因其高效、节能、环保等优点而备受关注。
电催化氧化反应机理电催化氧化是指在电化学反应时，利用电子传输催化反应的过程。
在电催化氧化反应中，氧化剂（如氧气、过氧化氢等）通常在阳极表面被还原，而还原剂（如甲醇、乙二醇等）则在阴极表面被氧化。
通过控制电压或电流，可以对反应速率、反应选择性等进行调节。
电催化氧化反应的机理相对来说比较复杂，目前还没有一个完整的理论模型能够解释其机理。
然而，已经有一些实验结果表明，催化剂在电催化氧化反应中起着重要的作用。
这也成为了当前电催化氧化反应研究的一个重要方向。
催化剂研究在电催化氧化反应中，水氧化还原反应、氧还原反应以及中间物的生成与转化等都需要催化剂的参与。
因此，研究催化剂材料，并提高其催化性能，被认为是电催化氧化反应研究的重要方向。
目前，常用的催化剂材料主要有金属氧化物、贵金属、非贵金属等。
其中，贵金属如铂、钯等优异的催化性能得到广泛应用。
但是，贵金属成本较高，因此，非贵金属催化剂被寄予厚望。
非贵金属如氮、硫等元素的化合物，目前正成为非贵金属化学催化剂研究的重要方向。
催化剂的研究需要从以下三个方面进行：初步的模型研究、表面催化反应的研究和催化剂的催化性能研究。
在这些方面的研究中，电化学技术、物理化学技术等都被广泛应用。
通过这些技术手段，可以对催化剂材料进行研究和分析，以便更好地理解电催化氧化反应的机理，并提高其催化剂的性能。
总结电催化氧化反应是一种高效、节能、环保的氧化技术，具有广泛的应用前景。
电催化氧化反应的机理尚需进一步研究，而催化剂研究已成为电催化氧化反应研究的重要方向。
通过对催化剂材料进行研究和分析，可以更好地理解其催化机理，并提高其催化性能，从而创造更广阔的应用前景。
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氧还原催化剂的制备及电化学性能的研究
摘要：随着环境问题越来越引起人们的关注，环境保护已成为可持续发展的核心。
全球都致力于研究高效节能环保的新型能源。
燃料电池是一种可以高效地将燃料和氧化剂转化为电能的发电装置。
世界经济和科技的日益发展离不开能源。
随着现代社会在工业、农业、科技、信息技术等各个方面的飞速发展，石油、天然气、煤等不可再生的常规能源消耗已经日渐殆尽，同时常规能源使用排放的有毒有害物质引发的环境问题、生态问题也随之加剧。
因此，幵发新能源、环保能源具有重大深远的意义，势必成为当今科研的主流趋势。
本文就氧还原催化剂的制备及电化学性能进行分析与研究
关键词：氧还原催化剂；制备；电化学性能
引言
氧还原反应是众多新型电池正极电极所发生的过程。
促进其反应过程一直以来是电化学领域研究的侧重方向，故而开发和研究氧还原催化剂性能的工作显现出极高的科研价值和应用价值。
做为众多电化学工作者的研究热点，电催化氧还原技术具备广泛的应用范围，长期以来，由于电化学催化氧还原技术在燃料电池、微生物燃料电池、高级电氧化技术、水处理等方面越来越多的应用，使化学修饰电极电催化领域得到普遍关注。
催化剂在电极表面的氧还原反应中起到了非常重要的作用，制备一种高性能、低成本、对环境友好的催化剂是非常有价值的。
一、氧还原反应
在氧还原电极上，氧发生的还原反应是个复杂的过程，氧还原反应涉及4个电子及2～4个质子的转移，和0-0键的断裂，由于其复杂性，可以写出各种各样的反应机理。
通常，依照中间产物过氧化氢（H2O2)的生成与否，其历程主要包括两类：
1.直接四电子反应途径：此类途径并没有可检测的过氧化氢。
0-0键在吸附氧分子时断裂变为吸附氧原子MO，在酸性溶液中，氧分子持续得到四个电子还原为H2O，在碱性溶液中，还原为OH-。
在酸性介质中：
02+4H++4e →2H20, E=1.229V
在碱性介质中：
02+2H20+4e →40H，E=0.401V
2.间接二电子反应途径：在碱性溶液中，碳、石墨、金、汞等电极上02还原主要是此途径，其过程有中间产物过氧化氢生成，在氧分子吸附时先得到两电
子还原为H202或H02，0-0键并不断裂，并没有催化剂时再还原为H20，或者存在催化剂情况下被催化剂分解。
在酸性介质中：
02+2H++2e-→H2O2E=0.67V
H202+2H++2e-→H2O E=1.77V
碱性介质：
02+H2O+2e- →0H-+H02-E=0.065V
HO2-+H20+2e- →30H-E=0.867V
这两种反应途径是大多数情况下O2的还原过程。
以氧电极过程在反应中往往出现过氧化氢（包括碱性溶液中的HO_)、含氧吸附粒子和金属氧化物等中间价态的粒子。
氧电极基本不发生可逆反应，氧还原过程总是在超电势很高的位置发生，因此在热力学平衡电势考察这一反应的动力学过程是不容易进行的。
在不存在催化剂的条件下，发生氧还原反应的电极的去极化过程容易受到中间生产物过氧化氧离子的限制而使电池的输出电压减小，同时影响电池的性能，造成负面的影响。
因此，鉴于氧还原催化剂在反应中起到的重要作用，对其的研究是极具意义的。
二、氧还原催化剂
现在，研究较多的传统氧还原电极催化剂的分类有贵金属、尖晶石型金属氧化物、钙钛矿型氧化物、金属有机化合物和金属猛氧化物等。
贵金属系列主要包括银、铂和铀合金等，其电催化性能相对最好，导电性优良且物理化学性质稳定，但因其成本高，并不适合大规模的生产。
尖晶石型金属氧化物一般由Ni、Mn、Cu、Co等过渡金属元素组成，其化学催化活性也比较高，但其缺点是稳定性不高，不能长期使用。
钟钛矿型氧化物一般由La、Ca、Pr、Ba、Sr和Co、Ni、Mn. Fe、等过渡金属元素组合而成，其催化性能较好，活性高、价格低、在碱性溶液中稳定性好且不易氧化，具有较大研究价值和应用空间。
金属有机化合物包括酞菁及其衍生物、氮杂环化合物等，一般是由Co、Mn、Fe、Ni、Cr等过渡金属构成的大环化合物，在酸性、碱性和中性介质中都可以做氧还原催化剂使用，其电催化活性较好。
但因金属脱落流入外部环境，易造成污染。
锰氧化物除具备较高的氧还原和过氧化氢分解催化活性，还有成本较低、易于获取、制备方法简便的特点，是一种很有应用前景的催化剂。
缺点是附着在电极需要粘合剂，容易脱落。
以导电聚合物为电极氧还原反应过程的催化剂，合成聚合物修饰电极是电化学领域新的篇章。
聚吡咯、聚乙炔、聚苯胺等导电聚合物在电极反应中表现出的
优异的电化学性能和稳定性，使这方面的研究和应用备受嘱目。
三、化学修饰电极电催化
在外加电场条件，当基底电极、电极修饰物和溶液中扩散相溶质在自身不发生变化的情况下，氧还原催化剂来促进或者抑制发生在电极表面电子转移反应、电极传递电子、反应电位和反应速率，使之在与裸电极相比能改变发生反应的速率和效果，这就是化学修饰电极电催化。
根据电极过程动力学方程（Butler-V ohner 方程）：
式（1.1)中，io是交换电流密度；η是极化过电位；F是法拉第常数；n为转移电子数。
从式中可以看出电催化过程化学反应的速度受到温度、溶液中活性粒子浓度都有关系，与交换电流密度成正比，同时能通过调整极化过电位的大小来改变。
化学修饰电极的初次应用是在20世纪70年代，Miner和Murray分别独立的用电化学方法对电极进行了化学修饰并做出了报导。
自此，以往电化学只研究裸电极和电解液界面的局限被打破，电化学研究进入了在化学状态上可以人为控制电极表面的结构的新篇章。
电催化更是在电化学修饰电极领域起到了关键作用。
对电极表面进行化学修饰，从而实现催化、表面配合、光电、富集和分离、掺杂和释放等效应和功能。
目前，有较多的物理方法和化学方法实现对电极表面人为设计聚合膜，而这些聚合膜的合成方法、操作过程、合成条件是影响其电化学活性、催化性、稳定性的关键。
三、化学修饰电极电催化的类型和应用
化学修饰电极的电催化类型依照催化剂的性质，基本分为氧化还原电催化和非氧化还原电催化。
氧化还原电催化的过程是聚合在基底电极的催化剂在催化过程存在氧化还原反应发生，形成电荷传递的介质。
非氧化还原电催化的过程是聚合在基底电极催化剂在催化过程自身没有氧化还原反应发生。
氧化还原电催化类型依照反应难易程度，又可分为简单氧化还原电催化和化学氧化还原电催化。
1.简单氧化还原电催化，催化反应媒介体与电极的异相电子转移很快,其催化反应发生在氧化还原媒介体的式电位附近，通常只涉及单电子转移反应。
2.化学氧化还原电催化，是一种类型复杂的氧化还原型电催化。
在此种反应过程中或者之后，产生了某种化学加成物或者其它的电活性中间体。
总的活化能被化学的氧化还原催化剂所降低。
其显著的特征是可能涉及两个电子转移的反应。
化学修饰电极的类型若按照聚合物表面的微观结构大小区别来划分，可以分为单分子层、以导电聚合物薄膜为主的多分子层和组合型等。
化学修饰电极的电催化存在下列缺点:当催化剂分子被接着在聚合物基质上时，与均相催化相比，其催化反应活性可能会降低，或呈现不同的催化反应活性。
化学修饰电极的应用主要存在以下几个方面:选择性分离与富集、选择性渗透、电催化、电化学电色效应、作为分子电子器件、电化学控制释放和有机电合成。
结束语
作为燃料电池、空气电池等相当多类型电池的阴极反应过程的氧还原反应，其催化剂的研究越来越趋于理沦成熟和实际应用。
高分子聚合物和掺杂蒽醌类衍生物作为修饰电极催化剂较高的电化学性能和催化活性更使其成为研究的热点。
参考文献：
[1]谢先宇.金属卟啉氧还原催化剂的制备、表征及电化学特性研究[D].上海交通大学,2007.
[2]付小刚.石墨烯基氧还原催化剂的制备及其电催化性能研究[D].兰州大学,2013.
[3]陈盛.碳基纳米笼及其复合催化剂的电催化氧还原性能研究[D].南京大学,2013.
[4]孙彦波.纳米棒二氧化锰电催化活性的优化及离子液体电化学性能研究
[D].太原理工大学,2013.。