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低铂及非铂氧还原电催化剂的制备与性能研究
低铂及非铂氧还原电催化剂的制备与性能研究
摘要：氧还原反应（ORR）是燃料电池等能源应用中重要的反应之一。传统上，铂基催化剂常被用于ORR，然而高成本和资源限制是限制其商业化应用的主要因素之一。因此，研究开发低铂及非铂催化剂是提高ORR的活性和稳定性的关键。
本文主要关注低铂及非铂催化剂的制备与性能研究。首先，介绍了常用的合成方法，包括物理混合法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、热解法等。每种方法都有其特点和优势，可以根据需要选择合适的方法来制备催化剂。
然后，本文对低铂及非铂催化剂的性能进行了评估。性能评估主要包括催化剂的活性和稳定性。活性可以通过循环伏安法和旋转盘电极法来评定，其中后者是更常用的方法。稳定性评估主要是通过长时间循环伏安和电化学阻抗谱来确定催化剂的稳定性。
接下来，本文重点讨论了一些低铂及非铂催化剂的研究进展。例如，过渡金属氮化物和氮杂碳材料催化剂具有较高的ORR活性和稳定性。此外，有机模板法可以制备具有多孔结构的催化剂，提高其活性表面积和ORR性能。
最后，本文总结了低铂及非铂催化剂的制备与性能研究的现状和挑战。尽管一些低铂及非铂催化剂已经取得了较好的活性和稳定性，但与传统的铂基催化剂相比，仍存在一定的差距。因此，今后的研究应该致力于进一步优化催化剂的合成方法和提高其ORR性能。
关键词：氧还原反应；低铂催化剂；非铂催化剂；制备方法；性能评估
Abstract:Oxygenreductionreaction(ORR)isoneofthekeyreactionsinenergyapplicationssuchasfuelcells.Traditionally,platinum-basedcatalystsarecommonlyusedforORR.However,thehighcostandresourcelimitationarethemainfactorsrestrictingtheircommercialapplications.Therefore,theresearchanddevelopmentoflow-platinumandnon-platinumcatalystsarecrucialtoimprovetheactivityandstabilityofORR.
Thispaperfocusesonthepreparationandperformancestudyoflow-platinumandnon-platinumcatalysts.Firstly,thecommonlyusedsynthesismethodsareintroduced,includingphysicalmixing,sol-gelmethod,co-precipitationmethod,andpyrolysismethod.Eachmethodhasitsowncharacteristicsandadvantages,andtheappropriatemethodcanbeselectedtopreparecatalystsaccordingtotheneeds.
Then,theperformanceoflow-platinumandnon-platinumcatalystsisevaluatedinthispaper.Performanceevaluationmainlyincludestheactivityandstabilityofthecatalysts.Theactivitycanbeassessedbycyclicvoltammetryandrotatingdiskelectrodemethods,amongwhichthelatterismorecommonlyused.Stabilityevaluationmainlyreliesonlong-termcyclicvoltammetryandelectrochemicalimpedancespectroscopytodeterminethestabilityofthecatalysts.
Next,thispaperdiscussesindetailsomeresearchprogressonlow-platinumandnon-platinumcatalysts.Forexample,transitionmetalnitridesandnitrogen-dopedcarbonmaterialscatalystshavehigherORRactivityandstability.Inaddition,theorganictemplatemethodcanpreparecatalystswithporousstructur