改性炭黑-LaMnO3复合材料的制备及其共价复合效应对氧还原性能的影响

以VulcanXC-72炭黑为载体,通过对炭载体石墨化处理和表面化学修饰,将其与化学沉淀法制备的纳米级LaMnO₃颗粒共混,再经特定温度下煅烧,制备出改性炭黑-LaMnO₃复合材料.X射线光电子能谱和热重分析表明,当煅烧温度在300℃时,炭载体与LaMnO₃纳米颗粒之间形成了大量C-O-M（M=La,Mn）化学键.扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜分析发现,纯相LaMnO₃纳米颗粒主要呈现短棒、三支棒或竹节棒的形貌特征,炭载体则为具有完整石墨层的空心球结构,LaMnO₃均匀分散在炭载体上.在25℃,1mol/LNaOH溶液中的电化学测试结果表明,成分比（LaMnO₃：C）为2：3的复合材料具有很高的氧还原电催化活性,氧还原反应电子数为3.81,中间产物H₂O₂产率为9.5%,其活性接近商业Pt/C催化剂（E-TEK）.高的氧还原电催化活性主要归因于LaMnO₃纳米颗粒与炭载体之间形成了大量共价键.     

PDDA修饰的碳纳米管载铂电催化剂的合成及其在碱性条件下的氧气还原反应催化性能

采用长链聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行修饰,并将采用胶体法还原出的铂(Pt)纳米粒子通过静电作用担载于PDDA修饰的多壁碳纳米管上,从而制备出Pt/PDDA/MWCNTs复合电催化剂.透射电镜(TEM)与X射线衍射(XRD)测试结果表明, Pt纳米粒子均匀地分布在MWCNTs的表面,其平均粒径约为3.6 nm.热失重分析显示催化剂的实际负载量为36%(w).旋转圆盘电极测试结果表明, Pt/PDDA/MWCNTs催化剂对碱性条件下的氧气还原反应(ORR)具有优异的催化活性.与负载量为40%(w)的商业Pt/C催化剂相比, Pt/PDDA/MWCNTs催化剂的氧气还原反应的起始电位和半波电位均正移约30 mV,其质量比活性更大.动力学研究结果进一步证实Pt/PDDA/MWCNTs催化剂比负载量为40%(w)的商业Pt/C催化剂在碱性条件下对氧气还原反应具有更优异的催化活性.