磷掺杂石墨烯的制备及氧还原催化性能

第十七次全国电化学大会1磷掺杂石墨烯的制备及氧还原催化性能
李容1,2，魏子栋1,*，苟兴龙2,*
(1.重庆大学化学化工学院，重庆，400044，E-mail:zdwei@;
2.西华师范大学化学化工学院，四川，南充，637000，E-mail:gouxlr@)
燃料电池是一种高效新型能源转换装置，具有能量密度高、能量转换效率大、零排放、环境友好等优点。

但是，燃料电池的阴极氧还原反应（ORR ）的过电位大、动力学性能差，需要大量昂贵的铂基催化剂。

而且，这类催化剂不抗甲醇氧化和一氧化碳中毒，稳定性差，限制了燃料电池的规模化生产和应用。

因此，研发成本低、活性高、稳定性好的非贵金属和非金属氧还原催化剂是当前燃料电池技术发展与应用的关键[1]。

杂原子（如氮、磷、硼、硫、碘等）掺杂的碳纳米材料比表面积大、活性高，可望替代铂基催化剂，成为燃料电池氧还原催化剂的研究热点[2,3]。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构碳材料，其导电性、比表面积等远远优于普通碳材料[4]。

但是，鲜见报道磷掺杂石墨烯的制备及氧还原催化性能。

我们通过热解氧化石墨和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体混合物制备了磷掺杂石墨烯（P-TRG ）[5]。

该合成方法简单、环境友好、易于控制。

所得P-TRG 催化剂保持了石墨烯纳米片的形貌（图1a ），比表面积大（496.67m 2/g ）、磷含量高（1.16at.%）、ORR 催化活性高，起峰电位和还原电流与商品铂碳相当（图1b ），而且在抗甲醇和一氧化碳中毒、稳定性方面显著优于商品铂碳催化剂。

图1P-TRG 的TEM （a ）和ORR 线性伏安图（b ）
Fig.1TEM image (a)and LSV curves (b)of the P-TRG sample.
本研究为973计划（2012CB215500,2012CB720300）和国家自然科学基金（21176327,51071131,20936008）资助项目。

参考文献：
[1]Cheng.F,Chen.J.Chem.Soc.Rev.,2012,41,2172.
[2]Li.Y,Zhou.W,Wang.H,Xie.L,Liang.Y,Wei.F,Dai.H.J.Nat.Nanotechnol .,2012,7,394.
[3]Shao.L.Chen.J,Bao.W,Wang.F,Xia.X.ACS Nano ,2011,5,4350.
[4]Sun.Y,Wu.Q,Shi.G.Energy Environ.Sci .,2011,4,1113.
[5]Li.R,Wei.Z.D,Gou.X.L,Xu.W.RSC Advances 2013,3,9978.
Synthesis and Electrocatalytic Performance of Phosphorus-Phosphorus-d
d oped G raphen
e for Application in O xygen R eduction Reaction
Rong Li ,1,2Zidong Wei,1,*Xinglong Gou 2,*
(1College of Chemistry and Chemical Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,E-mail:
zdwei@
2College of Chemistry and Chemical Engineering,China West Normal University,Nanchong 637000,E-mail:
gouxlr@ )。