Ag在碱性介质中作氧还原催化剂综述

Ag 在碱性介质中作氧还原催化剂综述 本文较为全面地归纳了氧还原反应中使用的各种银基催化剂 纯银 碳载银 银合金 银 过渡金属氧化物 论述了催化剂的机理 优缺点 此外 简要阐述了银基催化剂的一些 合成方法 并介绍了催化剂的形貌 PH 值 成分对氧还原反应的影响 最后对银基催化剂 的研究现状进行了小结并指出今后可能应用的领域 展示出良好的应用前景 一 在碱性介质中的一 在碱性介质中的 ORR 机理机理 在碱性溶液中 Yeager认为ORR主要有4e和2e两种反应途径 1 直接4e 反应途径 O2 2H2O 4e 4OH 0 401 V a 2 2e 2e 逐步反应途径 O2 H2O 2e HO2 OH 0 065 V b HO2 H2O 2e 3OH 0 867 V c 中间产物HO2 或可发生歧化反应 2HO2 2OH O2 d 反应b c合起来即是反应a 因此这种反应途径又可叫做准4e反应途径或连续4e反应途径 其 中 反应反应c被认为是速控步骤被认为是速控步骤 如果ORR按2e 2e逐步反应途径进行 则将主要面临两个问题 1 若反应c没有进行 则阴极反应的转移电子数减半 能量密度降低 而且电池的输出电压 功率性能也相应下降 2 在碱性溶液中稳定的HO2 容易在催化剂的作用下发生反应d 从而 降低催化剂活性 所以 能直接催化氧还原按反应a的途径进行就显得尤为重要 另一方面 考虑到燃料电池的实用化 催化材料也应具有在碱性溶液中寿命长和制作成本低 储量丰 富等特点 而在上述的催化材料中 银是少数同时具有上述三项优点的催化材料之一 但是 Ag 的这种4e反应途径与Pt还是有区别的 已有研究表明Ag在催化还原氧的过程中有过氧化 氢产物 在卤素离子的影响下 这种现象就更加明显 除此之外 Ag不仅具有良好的耐碱性 而且在碱性电解质中随着OH 升高 0 1 11 1 mol L 反而能提升Ag的催化活性 比如 ORR 还原产物为OH 而基本不生成HO2 当在较高浓度碱性电解质中Ag电极催化ORR的性能 要优于Pt的催化性能 且Ag的质量密度约为Pt的一半 则同样的载量 Ag的比表面积将大于 Pt 有利于增大表观总电流 1 PH值的影响值的影响 之前的研究表明 对于像Pt和Ag这样的金属 ORR的速率决定步骤是 O2a e O2 0 562 0 03V e 在Ag 111 表面 此步骤e的电势值在PH 0至13之间并不随PH值增大而改变 体现出PH的 独立性 导致e步骤的反应过电势 值只从PH 0的1 53V减小到PH 14的0 7V 在e步骤后 ORR发生的是直接生成OH 或者生成中间产物HO2 我们可通过Tafel曲线来揭示这个现象 基于催化剂为Pt的过电势 Tafel曲线中出现了两个明显的区域 在低过电势区域中 曲线 斜率为 60mV dec 表现出 30mV PH单元的依赖性 而在高过电势区域中 曲线斜率为 120mV dec 并无PH值的依赖性 在低过电势区域 Tafel斜率 60mV dec 是由ORR中间产 物的而引起的氧化物中间物覆盖在Pt催化剂表面 呈现出的是Temkin吸附等温线 在高电 势区域 Tafel斜率为 120mV dec 吸附主要由Langmur吸附等温线控制 在此电位之下 主要的氧化物都都消失 类似Pt 碱性电解质中 在Ag的表面发生ORR同样是4e过程 反 应顺序一样 Tafel曲线也同样具有两个明显的斜率区域 因此 基于实验数据 有利地证 明Ag作为催化剂的机理和Pt类似 但不同的是在Pt催化剂中 Pt在低的过电势时呈现出强在低的过电势时呈现出强 的的PH值依赖性值依赖性 而Ag却没有PH的依赖性 所以 当PH值升高时 更有利于许多非Pt催化 剂反应 因此在采用碱性电解液的金属空气电池中 阴极的空气电极催化剂可以完全不用 Pt 而采用如Ag MnOx 金属氮化物和复合金属氧化物等廉价材料 于是分别在0 1M KOH和0 1M HClO4中进行RRDE测试 探索PH值对Ag 111 的ORR 机理的影响 在酸性环境中 在低的过电势下 2e机理占主导 高的过电势下 2e和4e过 程都存在于反应之中 若从酸性变为碱性环境 则其过电势减小400mV 同时ORR发生的 是4e过程 所产生的H2O2量极少 在碱性电解质中 Tafel曲线呈现的两个明显的区域 在 低过电势下 曲线斜率为 85mV dec 在高的过电势下 曲线斜率为 125mV dec 这些数据 都是表明在碱性介质中Ag表面发生的ORR跟Pt类似的有利支撑 然而 对于Pt来说 无论 是在酸性还是碱性介质中 表面发生的都是4e过程占主导地位 从表观上来看 Pt和Ag上的ORR均按4e反应途径进行 而微观上看氧分子在两种材料 上的吸附却有所差异 比如Pt只需要2个原子就能达到要求 而Ag却需要3 4个 且吸附能 力不强 那么 微小干扰就会影响到催化效果 而在HClO4中 由于ClO4 和 Cl 在很宽的 电势范围都可以在Ag上吸附 从而加大了ORR的超电势 且产物H2O2的比率显著增加 但 并不是说杂质的吸附都会对ORR产生不利的影响 如果吸附选择物得当 或许还能产生正 面的影响 例如 一个很有趣的例子 2012年 Casarin等根据自己的技术将酞菁铁 FePc 吸附在Ag 110 上构成修饰表面 FePc Ag 110 通过STM测试发现Fe原子 以顶位或短桥位吸附在Ag 110 表面之上 呈长方矩形或倾斜矩阵排列 他们通过在 330K 超高真空环境下使用离子枪喷射质子的方式模拟燃料电池中还原态氧得到氢形成水 或过氧化氢的过程 经过一系列的测试和计算表明 以倾斜矩阵方式排列的FePc几乎不能 吸附和还原氧 而以短桥位 长方矩阵形式排列的FePc对氧的还原效果最好 氧气在该催 化剂上实现了可逆的氧化还原过程 且一个可逆过程循环完后 催化剂的组分 形貌等几 乎完全回到初始状态 在最初吸附氧后 吸附形式发生转变 由Fe原子顶位吸附转换为Fe 原子与两个氧原子共同以短桥位吸附在Ag 110 表面 此时 Fe原子被大酞菁环所掩盖 这种催化剂材料可替代Pt称为低温燃料电池中的高效 长寿命阴极催化剂 因此 吸附物的选择以及它在银催化剂表面的吸附行为会对ORR产生重要影响 ClO4 和 Cl 的吸附是占用了氧分子在Ag表面的吸附位 阻止了氧气还原 负催化剂 而顶位吸附的FePc不但没有占用 反而促进了氧的吸附和还原 正催化剂 因此 基于 ClO4 和 Cl FePc等吸附物种与Ag 110 形成的表面以及这些表面所表现出的催化效果 的事实 预示着通过选择不同物种对银表面进行化学修饰 就可能得到新型化学修饰电极 在这个角度上看 可以认为是催化剂实施的一种功能和结构的调控 这有可能成为新型催 化剂的研究方向 2 晶面效应晶面效应 Blizanac等采用RRDE方法对Ag催化剂的ORR进行研究 发现不同的晶面结构所造成的 ORR活性也不一样 在相同的温度和过电势下 ORR活性顺序Ag 110 Ag 111 Ag 100 然而 在不同温度和不同的过电势下 ORR的活化能的最大值仍然为 100 晶面 最小 值为 110 晶面 这些晶面的不同所引起的ORR活性不同可通过OH和O2在这些晶面上的 吸附平衡理论来解释 Ag 110 晶面对OH具有强吸附作用 由于OH高度覆盖在Ag表面 按理应该表现出的是低的ORR活性 但是由于Ag 110 对O2同样具有很强的亲和力 因 此呈现出Ag 110 的高ORR活性 另一方面 对于Ag 100 来说 无论是O2和OH 都 表现出弱的亲和力 因此呈现出低的ORR活性 可是 OH在Pt hkl 和Ag hkl 晶面上 吸附是不同的 主要表现OH在Ag hkl 吸附层上的吸附是可逆的 而OH在Pt hkl 表面 的吸附是先进行可逆吸附 后进行不可逆吸附 因此 由于存在可逆与不可逆的相互转换 从而导致在阴极和阳极之间进行扫描时Pt hkl 晶面上出现电流滞后的现象 而在 Ag hkl 上却无法观察到ORR电流滞后现象 所以 结合Ag hkl 的可逆伏安法性质以 及没有ORR电流滞后现象 使得OH在Ag上的吸附要弱于Pt 但不能否认的是Ag对O2的亲 和力足够使得O O键断裂 导致一个4e氧还原反应过程 Wang等人通过计算和实验方法的相互结合 对Ag的纳米十面体和纳米立方体的晶面 效应进行ORR研究 发现Ag的纳米十面体结构被10个Ag 111 晶面所环绕 而Ag的纳米 立方体结构是由6个Ag 100 晶面所环绕 K L方程计算得出Ag的纳米十面体的电子转移 数n 3 8 纳米立方体的电子转移数n 3 1和3 7 所以说 纳米十面体结构Ag 110 的 ORR是4e过程 而纳米立方体Ag 100 主要遵循的是2e过程 不同之处就在于中间产物 OH 在两个晶面上的不同的吸附行为 通过DFT计算 发现在Ag 100 晶面上OH 的吸附 能越高使得O2和OOH 的可利用位置越少 最终阻碍ORR的动力学性质 3 尺寸效应尺寸效应 Ag 的催化活性随着其颗粒尺寸大小的减小而增大 Li 等人合成出尺寸大小范围为 2 9nm 之间的 Ag C 催化剂 平均颗粒大小为 5 4nm 将纳米颗粒 NPs 平均大小为 5 4nm 的 Ag C 催化剂应用到由两个不同阴极组成的阴离子交换膜电池上 发现有良好的催 化活性 高的能量密度和低的过电势 同样地 将这些 NPs 通过沉积法沉积到 Vulcan XC 72 上 对其催化剂进行 RRDE 和 CV 法进行测试来研究其 ORR 机理 计算表明 Ag Vulcan XC 72 的电子转移数 n 3 94 而 Pt C 的电子转移数 n 3 91 另一方面 通过 Tafel 曲线可以看出 如图 1 所示 Ag Vulcan XC 72 和 Pt C 都有两个明显的区域 在低的过电 势下 Ag Vulcan XC 72 曲线斜率为 50 4mV dec 而 Pt C 的曲线斜率为 46mV dec 在高 的过电势下 Ag Vulcan XC 72 曲线斜率为 125 4mV dec 而 Pt C 的曲线斜率为 128 5mV dec 相似的 Tafel 曲线表明 Ag Vulcan XC 72 和 Pt C 具有相似的催化剂 ORR 机 理 另外 Singh 和 Buttry 对多晶银 PC 和平均直径为 4 5nm 的 Ag 纳米颗粒 Ag NP 分别在 0 1M KOH 溶液中进行 CV 和 RDE 扫描测试 通过测试和 K L 方程进行计算电子 转移数 n 值 发现两种催化剂的 n 值在 3 4 之间 Ag NP 具有更大的 n 值 而块状的 Ag 具有低的 n 值 这可能是由于更多的缺陷表面造成 OH 强吸附而成 所以阻碍了 ORR 动力 学性质 Lu 和 Chen 提出在 Ag 纳米团簇上的活性同样具有相似的尺寸效应 将 0 7nm 和 3 3nm 的 Ag 纳米团簇沉积到玻璃碳电极上 然后进行 CV 扫描测试 ORR 活性 结果发现 相比于 3 3nm 的 Ag 纳米团簇 0 7nm 的 Ag 纳米团簇呈现出更正的 150mV 电势值 而且 电流密度是 3 3nmAg 纳米团簇的 5 倍 但是 Li 等人报道说 催化剂 Ag NPs 的大小为 174nm 时 ORR 是 4e 过程 而 Ag NPs 的大小为 4 1nm 时 ORR 却是 2e 过程 图1 Tafel曲线 Ag和Pt催化剂 4 行貌效应行貌效应 Ag 纳米颗粒的形貌对 ORR 机理具有显著地影响 Ohyama 等人研究了在三个不同的 NPs 形状上的反应机理 例如具有光滑表面 蠕状氧化缺陷表面和有角的颗粒表面三种形 状的 AgCO3颗粒 当其用作为 ORR 催化剂时 对应的电子转移数分别为 3 8 3 6 和 3 5 然而 相比于蠕状氧化缺陷表面的 NPs 来说 具有光滑表面的 NPs 基于电化学表面 积的电流密度是更低的 Ohyama 等人把此现象的原因归结于 ORR 中间产物在不规则形状 的颗粒表面的作用具有很强的结合力 而表面光滑的颗粒却不能 除此之外 另一个课题 组 Wang 等人采用氧化还原醋酸银和甲氧基苯胺的方法合成了 Ag 纳米颗粒 Ag 纳米线以 及 Ag 纳米带 通过 CV 和 RDE 测试 发现 Ag 纳米带是活性更好的 ORR 催化剂 电子转 移转移数达到 3 82 所遵循的是一个 4e 过程 Lee 等人通过电化学沉积法在 Ti TiO2 上合 成了 Ag 纳米片 对其 ORR 活性进行研究 发现 Ag 纳米片比 Ag NPs 有更大的比表面积 和质量活性 而且 Tafel 曲线也可以看到有两个明显的区域 在低过电势下的斜率为 60mV dec 在高的过电势下斜率为 120mV dec 而且以 Ag 纳米片作为 ORR 催化剂时 电 子转移数 n 为 3 97 都遵循了 4e 过程 Chen 等人合成了一维的 Ag 纳米条 电化学方法测 试表明无配体的 Ag 纳米条具有优良的 ORR 活性 但在 Ag 纳米条表面加入配合物聚乙烯 吡咯烷酮 PVP 后 发现有两个平台 说明有 H2O2的生成 而未配合的 Ag 纳米条所呈 现的只是单个的平台 相似的 一维结构的 Ag 纳米线形貌的催化剂在碱性介质中 也具 有高的活性和稳定性 5 载体效应载体效应 催化剂载体在 ORR 过程中发挥着极其重要的作用 例如 在燃料电池运行条件下 避免了纳米颗粒的团聚从而达到稳定性高的特点 同时 像碳黑这种载体能够使气体扩散 而进入活性位 提高导电性 使得电子更有利于从催化位置传输到导电电极上 催化剂颗 粒分散在碳载体上 增大了催化剂和反应物的接触面积 ORR 过程只在反应物 电解质 催化剂三相位置进行 因为氧气的溶解度和扩散性在水溶液电解质中是很低的 如此一来 为了优化三相的接触面积和提高电流密度以及催化活性 则应用于锌 空电池上的的电极为 多孔的扩散电极 利用 AgNO3和氧化石墨烯 GO 合成复合物 Ag GO 或者 AgNO3 GO 和 Vulcan XC 72 三者合成 Ag GO C 对 Ag GO 和 Ag GO C 进行研究 发现 Ag GO C 的粒径 d 12 9nm 几乎是 Ag GO 的粒径 d 6 9nm 的两倍 而其电化学性能表明 相比于 Ag GO Ag GO C 的起始电位和半波电位都更正 提升的 ORR 活性应归属于 3D 的复合物 载体 不仅提升了电导率 同时也使得在催化层的质量传输更为便利 同样的 就 Ag Mn3O4 C 催化剂而言 电催化活性比 Ag C 更优 如下图所示 原因在于 Mn3O4载体 的存在破坏了 Ag 颗粒的结构 使电荷从 Ag 传输到 Mn3O4载体上 通过 XPS 测试发现 Ag3d 电子的结合能大大降低 伴随着 Ag Mn3O4 C 催化剂中 Ag 的 d 带中心上升 研究也 证实了催化剂 Ag MnxOy C 和 Ag Co3O4 C 比 Ag C 具有更高的电流密度和电子转移数 以 及更正的起始电位 6 合金效应合金效应 各金属对 ORR 催化活性相差较大 究其原因 主流观点认为这与材料的 d 轨道中心 有关 即 d 轨道中心饱和度较高的金属 如 Ru Ir Rh 等 它们可以对氧产生强吸附作用 从而使 O O 双键更易都断裂 也就促使了 4e 反应历程 但同时 这些氧吸附物难以脱附 催化活性依然不够高 而 d 轨道中心饱和度较低的金属 如 Au Ag 等 虽然可以使氧吸 附物即时脱附 但由于氧在材料表面停留时间短 O O 双键通常只会断裂一个 也就是只 发生 2e 反应历程 如下图 2 所示 所以 金属的 d 轨道中心饱和度应该适中 才能得到最 好的催化活性 而 Pt 恰恰具备了最高的催化活性 而对于 Ag 可以通过引入 d 轨道中心 饱和度较高的其他金属元素 如火山图右侧的金属 来弥补它的这种不足 一种方式就是 合金 Ag Mx 图 2 不同金属 111 晶面的 ORR 稳态极化曲线 近来 Lima等通过化学还原法合成出Ag C Ag Co C 物质的量比3 1 1 3 和Co C XRD表征后 表明Co主要以Co3O4的形式 少量以Co2O3 存在于Ag Co合金中 但并未影 响到Ag的面心晶体结构 CV测试显示 随Co含量增加 Ag对氧的吸附能力加强 也就是如上 述所说 Co元素在一定程度上弥补了Ag的d轨道中心饱和度不足的劣势 随后的RRDE也证 实了这一点 计算出了它们的电子转移数 Ag C n 2 7 Ag Co C 3 1 n 2 9 Ag Co C 1 3 n 3 0 电子转移数增加的原因除了上面所述 另一方面就是Co3O4是一种能促 进4e反应途径的尖晶石型催化剂 而Co2O3只能发生2e 2e反应途径 类似于Ag Co C 在用 化学镀法合成的Ag Mn CNT中 Mn主要以MnO 少量MnO2 形式存在 由于MnO催化活性低 这也使得它在ORR催化活性上甚至略低于Ag CNT 只是比CNT的起波电位正了0 06 V 因 为Ag对氧的吸附能不足而Cu对氧的吸附能较高 因此 Shin等通过DFT计算了不同结构银铜 合金的结构稳定性和ORR催化性能 计算结果表明 具有核壳结构 Cu为核 的立方八面体 Ag12Cu1结构最稳定 因为其稳定性相对合金形式 Cu在外层 的立方八面体Ag12Cu1低 0 367eV 相对核壳结构的二十面体Ag12Cu1低0 169eV 相对合金形式的二十面体Ag12Cu1低 0 829eV 尽管如此 核壳结构的Ag12Cu1对于氧的吸附并没有多大改善 而合金形式的合金形式的 Ag12Cu1却能更好的吸附氧并使却能更好的吸附氧并使O O键断裂键断裂 且它的稳定性也足够且它的稳定性也足够 因此合金形式的因此合金形式的 Ag12Cu1更为合适做更为合适做ORR反应催化剂反应催化剂 Lee等同样用浸镀法合成了多孔三角形貌的低Pd比 例Ag Pd合金 其催化活性甚至超过了Pt Ag18Pd1 Ag18Pd2 Ag18Pd1 5 Pt Pd 并在1 mol L NaOH 0 5 mol L CH3OH溶液中有良好的耐受性 而Pt未表现出阴极还原电流 Pd仅 有微弱的阴极还原电流 Slanac等对此进行了较为深入的研究 他们合成出AgxPdy x y 1 2 9 1 合金 粒径约5nm 后 将之负载到碳上 20 30wt CV和CO剥离伏安法都证 实Ag和Pd原子在合金表面都有分布 且当Ag 4Pd 时 Pd原子高度分散在合金表面 而这 有利于增强配体效应和集团效应 也就优于了核壳结构 RDE实验证明了这一点 Ag Pd和 Ag9Pd的起始电位分别为约20mV 约130 mV 和约100 mV vs 1 mol L Hg HgO 对此 作 者根据XPS谱图中结合能位移认为 少量少量Pd 的引入能够增强的引入能够增强d轨道的电荷密度并降低轨道的电荷密度并降低sp轨轨 道的电荷密度道的电荷密度 根据DFT 这能增强对ORR中间产物的催化活性 另外 他们还推测出了这 一反应过程 即主要是Pd起到了最初活化断裂O O 键的作用 而Ag加速了中间产物如OH 的解吸 这点类似于PdAu 也就是说这种4e反应历程是 在Pd上接连发生动力学速度较快的 反应 而在Ag上快速发生歧化反应 有趣的是 德克萨斯大学 奥斯汀分校的Bard等曾提出在二元合金上的一个简单ORR 反应机理反应机理 一种金属负责把O O键断裂 断裂后的吸附氧迁移至另一金属上发生还原反应 但Lima等的实验表明 Co的引入其实是增强了Ag对氧的吸附强度 而并不是Co对断裂 O O 键起作用 更别说这里的Co其实主要是Co的氧化物 而目前 同是德克萨斯大学 奥 斯汀分校的Slanac等提出的机理已与Bard等大不相同 这就说明 在合金上的ORR过程很复 杂 我们目前只能初步认为这与d轨道有关 实际上还可能牵涉到晶面常数和原子间距 并 且 这只是二元合金 而对于三元合金 Pt基材料已经有较广泛的研究 Ag基材料则相对少 见 因此 还原机理和还原机理和Ag基三元合金可能成为今后银合金的研究趋势基三元合金可能成为今后银合金的研究趋势 最近 Dathar等通过 DFT计算了有机体系锂空气电池中6种金属 Au Ag Pt Pd Ir和Ru 的ORR活性 他们发现在 有机体系中这些金属的催化活性与d轨道填充度之间依然符合火山关系 且Pt Pd的活性最 高 这就可能意味着在碱性溶液中表现良好的银合金催化剂也有希望应用于锂空气电池 7 Ag MnOx MnOx通常不能完全使ORR按直接4e反应途径进行 通过掺杂 比如Ni 可以改善这一现 象 而通过以上论述 将Ag和MnOx复合也许能更好改善这一点 且MnOx价格更低 能进一 步降低银基催化剂的价格 Hu等对比了Ag MnO2分别负载到单壁碳纳米管 single walled carbon nanotube SWNT 和乙炔黑 acetylene black AB 的催化效果 二者都有较好的稳定性 浸入碱液中72 h后CV不改变 但CV图表明Ag MnO2 SWNT比Ag MnO2 AB有更大的还原 峰电流 且RDE表明有更高的电子转移数 3 8和3 4 而用它们分别组装成的锌空气电池锌空气电池放 电参数为 a Ag MnO2 SWNT 工作电压1 2 V 放电容量261mAh g b Ag MnO2 AB 工作 电压1 1 V 放电容量190mAh g Tang等将AgMnO4 C在不同温度下热分解得到Ag MnyOx C 其中 在400 热分解得到的Ag Mn3O4 C具有最佳的ORR催化活性 1600rpm min 极限电流 密度 5 43 mA cm2 半波电位 0 111 V vs Hg HgO 或者0 745 V vs RHE 因为 在这种 条件下 可逆氢电极 RHE 电势为 0 767 V vs SHE 该结果与Demarconnay等的研究结果接 近 该半波电势数值意味着氢氧燃料电池可以有较高的电压输出 转移电子数接近4 并且 银合金在碱液中 0 1 mol L NaOH 同样具有良好的的长寿命和耐受甲醇的特性 Slanac等也 把目光投向了此类型银基催化剂 他们先将KMnO4还原成MnOx 主要是MnO2 厚约1 nm 并 负载到碳上 再将Ag 还原为AgNPs 2 9 0 7 nm 再负载至MnOx表面上 最终形成Ag MnOx C 这样 Ag和MnOx之间就会产生集团效应和配体效应 反映在CV图上就是Ag C MnOx C在阳极扫描时都没有氧化峰 而Ag MnOx C在约0 05 V vs Hg HgO或约0 915 V vs RHE 表现出较大的氧化峰 该峰可能是OH 在Ag MnOx界面的吸附 而在针对Ar饱和且溶 有5 mmol L HO2 溶液的CV测试中 Ag MnOx C的还原峰电位比MnOx C正移了约60mV RDE实验则表明Ag MnOx 56 wt C 的起使电位甚至比Pt 20 wt C还正30 mV 但在质 量活性 125 136 mA mg 和转移电子数上 3 5 4 都小于Pt 20wt C 他们由此三组电化 学测试数据推测 分子氧先被MnOx还原为HO2 HO2 可在Ag表面游离或游离至Ag MnOx 界面 在集团效应和配体效应的双重影响下发生歧化或氧还原反应 过渡金属氧化物的加入在一定程度上改善了催化活性 且合成过程不算复杂 值得继续 研究下去 另一方面 在碱性燃料电池中已有研究的钙钛矿型 尖晶石型和烧绿石型过渡金 属氧化物催化剂也可考虑与Ag复合加以研究 二 合成方法二 合成方法 1 Ag C的合成 常见 的合成 常见 a 化学还原法化学还原法 取商业化的石墨烯进行氧化得GO 与AgNO3溶液进行混合 将装有二者混合的容器置 于5 冰水中冰浴6h 剧烈搅拌 再往混合物中缓慢加入0 01M NaBH4 搅拌12h 使Ag 和 GO进行还原得到rGO C 和Ag 形成泥浆物 最后用去离子水进行清洗 离心和冷冻干 燥 得到Ag rGO C b 胶体法胶体法 取559mg 柠檬酸钠和69 3mgAgNO3的混合物 加入50ml去离子水中 再加入15 5mg NaBH4进行剧烈搅拌形成Ag胶体 将所制备的Ag胶体与在水中分散的XC V72R碳黑进行混 合 70 下加热8h 最后得到Ag C 柠檬酸钠可以经常用来控制胶体的形成 柠檬酸钠可以经常用来控制胶体的形成 c 浸渍法浸渍法 将商业化的碳黑或石墨在CO2氛围中进行高温下 700 加热活化 这样可将碳材 料表面的一些杂志除去 同时也增大了碳材料表面的微孔率 再将活化后的碳与AgNO3溶 液在真空状态下混合12h 最后进行干燥清洗得Ag C d 射线诱导法射线诱导法 参考文献1 Radiolitically synthesized nano Ag C catalysts for oxygen reduction and borohydride oxidation reactions in alkaline media for potential applications in fuel cells e 预吸附法 先将具有卤素离子的盐类与碳材料进行混合 再将预吸附法 先将具有卤素离子的盐类与碳材料进行混合 再将AgNO3加入形成沉淀 最加入形成沉淀 最 后在后在N2H4下进行还原 下进行还原 此法可结合此法可结合MnO2进行合成进行合成Ag MnO2 C 参考文献2 Particle size effects for oxygen reduction on dispersed silver carbon electrodes in alkaline solution 2 Ag MnO2 C的合成方法 常见 的合成方法 常见 a 电化学沉积法电化学沉积法 参考文献3 Electrochemical deposition of silver on manganese dioxide coated reduced graphene oxide for enhanced oxygen reduction reaction b 化学还原法 直接