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@cqu.edu.cn;

2.西华师范大学化学化工学院，四川，南充，637000，E-mail:gouxlr@126.com)

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（496.67m2

/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.1TEMimage(a)andLSVcurves(b)oftheP-TRGsample.

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.ACSNano,2011,5,4350.

[4]Sun.Y,Wu.Q,Shi.G.EnergyEnviron.Sci.,2011,4,1113.

[5]Li.R,Wei.Z.D,Gou.X.L,Xu.W.RSCAdvances2013,3,9978.

SynthesisandElectrocatalyticPerformanceofPhosphorus-Phosphorus-dd

opedGraphenefor

ApplicationinOxygenReductionReaction

RongLi,1,2

ZidongWei,1,

*XinglongGou2,

*

(1CollegeofChemistryandChemicalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,E-mail:

zdwei@cqu.edu.cn

2CollegeofChemistryandChemicalEngineering,ChinaWestNormalUniversity,Nanchong637000,E-mail:

gouxlr@126.com)