NH3 热处理ZIF-8制备燃料电池氧还原催化剂的研究-HTML全文-中国材料科学进展-科学足迹出版社(SFP)

NH3 热处理ZIF-8制备燃料电池氧还原催化剂的研究

梁成明, 冉帅, 董旭峰^*, 齐民^*

(大连理工大学材料科学与工程学院, 大连 116024)

摘要: 燃料电池中的催化剂由于制备成本高、工艺复杂等因素严重阻碍了燃料电池的发展, 本文利用NH3热处理ZIF-8制备了一种分级多孔的N掺杂碳材料, 并对其微观结构及电化学行为进行表征分析。结果发现, 化学刻蚀工艺可以在ZIF-8中引入中孔 (2~50nm) 或大孔 (>50nm) , 形成分级多孔结构, 通过控制刻蚀液的pH可以有效调节ZIF-8的孔径。而NH3热处理可以有效调节碳材料中的孔道结构, 增加材料中微孔 (

关键词: 燃料电池, ZIF-8, NH3, 分级孔结构, N 掺杂碳材料

DOI: 10.48014/pcms.20230318001

引用格式: 梁成明, 冉帅, 董旭峰, 等. NH3 热处理ZIF-8制备燃料电池氧还原催化剂的研究[J]. 中国材料科学进展, 2023, 2(2): 24-34.

文章类型: 研究性论文

收稿日期: 2023-03-18

接收日期: 2023-04-03

出版日期: 2023-06-28

0　引言

随着技术的进步，燃料电池作为一种新型能源储存与转化设备，受到了越来越多的关注。目前，Pt/C催化已经成为商业燃料电池催化的主导，而铂基材料也被认为是一种理想的ORR电催化剂，但由于其紧缺性、高生产成本以及不良的持久性，使得它在商业化应用上受到了一定程度的限制。近年来，为了解决这些挑战，研究者们正在努力设计和合成一种全新的多孔碳电催化，以取代商用的Pt/C催化剂^[1^,2^]。

近年来，金属有机骨架(metal-organic framework，MOF)作为高孔隙率碳基电催化剂的新型前驱体已经引起了人们的极大关注。ZIF-8属于MOF中的一个子类，它是一种由2-甲基咪唑(2-methylimidazole，2-MIM)和Zn²⁺配位点组合而成的配位聚合物，具备方钠石拓扑构造^[3^]。它的碳化衍生物因具有较高的比表面积和稳定的结构而被逐渐应用于电催化领域，然而ZIF-8的衍生碳材料常常在ORR中表现出较低的催化活性，这是因为这些碳材料中存在不合理的孔道结构和对ORR较低的反应活性^[4^]。研究表明，ZIF-8的衍生碳材料中含有大量的微孔，这些微孔不利于低浓度电解质中氧物质的传质和暴露，所以常常会导致ORR电催化性能不理想^[5-8^]。为了解决这一问题，研究者们做了很多努力，研究发现设计分级的孔道结构将大大提高材料对氧物质的输送能力，促进其ORR催化活性，其中微孔在低浓度电解质中将作为吸附中心来提高ORR的催化效率，而中孔和大孔有助于大分子的传输，使反应物可以到达整个催化层的活性中心^[9-11^]。研究同时发现，除了调节碳材料的孔结构外，在碳材料中进行杂原子的掺杂和对非活性位置的活化也是提高ORR活性的有效手段^[12-14^]。在众多杂原子掺杂的研究中，在碳基质中进行N元素的掺杂被认为是最有效的，N原子的引入会在C原子的周围引起电荷离域效应，从而显著改善碳结构与外来分子之间的相互作用，进而增强碳材料对ORR的反应活性^[13^,15^,16^]。比如，Zheng等^[17^]研究了N、S、P三种不同非金属掺杂对催化剂材料性能的影响，结果发现N原子(70pm)和C原子(77pm)的原子半径较为接近，所以N原子可以很容易地掺入到碳晶格中，形成稳定的N-C键。而P原子(110pm)则有着更大的原子半径，当P掺入到C中会使得碳结构高度扭曲导致材料的稳定性差等问题。另外，N(3.04)的电负性大于C(2.55)，当N掺入碳材料中时这种高电负性原子的引入会破坏C的电中性，创建出有利于增强ORR活性的带电中心(C⁺)。而S(2.58)与C(2.55)的电负性较为接近，S的掺入不能显著破坏C的电中性，因此S掺杂的碳材料常常表现出较低的催化活性。

目前在碳材料中进行分级孔的制备较为复杂，制备过程常常包括模板的制备和模板的后处理等烦琐的过程^[18-20^]，且后处理一般需要使用有毒的HF，对人体与环境有害，所以需要找到一种方便快捷无污染的分级孔制备方法来简化现有的制备工艺，实现降低成本同时节约时间的目的。而N的掺杂也因制备手法较为单一、难于控制N的掺入量以及位置等问题^[21^,22^]，使得材料的催化活性与Pt/C催化剂差距较大，所以也需要一种简单高效的合成策略制备出一种具备高活性的N掺杂碳材料。

针对以上问题，本文提出了一种将化学刻蚀法与NH₃活化热处理相结合的方法，制备出了一种掺杂原子N的具有高活性的分级多孔ORR催化剂，表征了催化剂的形貌和结构，并研究了其催化性能。

1　实验设置

1.1　试剂与仪器

乙酸锌(C₄H₆O₄Zn·2H₂O，98%)，购于上海麦克林生化科技有限公司;2-甲基咪唑(C₄H₆N₂，98%)，购于上海阿拉丁生化科技有限公司;二甲酚橙四钠盐(C₃₁H₂₈N₂Na₄O₁₃S，分析纯)，购于上海麦克林生化科技有限公司;甲醇(CH₃OH，分析纯)，购于天津市富宇精细化工有限公司;乙醇(CH₃CH₂OH，分析纯)，购于天津市科密欧化学试剂有限公司;盐酸(HCl，分析纯)，购于天津市科密欧化学试剂有限公司;氢氧化钠(NaOH，分析纯)，购于天津市东丽区天大化学试剂厂;氢氧化钾(KOH，分析纯)，购于国药集团化学试剂有限公司;Nafion(5%)，购于杜邦公司;Pt/C(40% Pt)，购于Johnson Matthey公司。

采用日本电子JEOL公司热场发射扫描电子显微镜(JSM-7610FPlus，工作电压为5kV)观测样品表面形貌特征;采用荷兰帕纳科公司X射线衍射仪(Empyrean锐影，Cu K_α射线源，40kV，40mA)表征样品晶体结构;采用美国赛默飞公司X射线光电子能谱(Thermo Scientific K-Alpha)分析样品表面化学组成;采用美国康塔仪器公司全自动比表面积和孔径分布仪(Quantachrome Autosorb IQ)分析样品的比表面积及孔径分布;采用日本Horiba公司高分辨拉曼光谱仪(LabRAM HR Evolution)分析样品的石墨化程度;采用上海晨华股份有限公司电化学分析仪(CHI 760E)测试样品的电化学性能;采用美国Pine公司旋转环盘电极装置系统对样品的性能进行评价。

1.2　材料的制备

ZIF-8是根据Civan Avci^[23^]提出的溶剂法在水中合成的。随后使用二甲酚橙四钠盐(xylenol orange，XO)的酸溶液作为刻蚀液处理ZIF-8，用1M HCl或1M NaOH调节刻蚀液至pH=2.5(用校准的pH计测定pH)将其配置成酸性刻蚀液，然后将该刻蚀液倒入到ZIF-8悬浊液中，最后得到ZIF-8@2.5pH。通过两次碳化处理获得了N-C@2.5pH-1000。具体来说是将一定量的ZIF-8@2.5pH在Ar中以5℃/min的升温速率加热至500℃，保温2 h，接着，以2℃/min的升温速率加热到950℃，保温2 h，随后自然冷却到室温得到N-C@2.5pH。最后将上述制备的N-C@2.5pH以2℃/min的升温速率在NH₃中进行第二次热处理，并在指定温度保温1 h，最终获得分级多孔炭(N-C@2.5pH-X，X=800，900，1000)。

1.3　电化学测试

电极负载碳材料催化剂:将5mg上述制备的碳材料在1mL溶液(包括960μL乙醇和40μL 5wt% Nafion)中超声分散0.5h，然后将5μL墨水滴在刚刚抛光的直径为4mm的玻碳电极上，随后自然干燥。

电极负载Pt/C催化剂:将5mg 40% Pt/C催化剂在1mL溶液(包含960μL乙醇和40μL 5wt% Nafion)中超声分散0.5h，然后将5μL墨水滴在刚刚抛光的直径为4mm的玻碳电极上，随后自然干燥。

采用传统的三电极体系，使用碳棒和Hg/HgO(1M KOH)分别作为对电极和参比电极。线性扫描伏安实验(linear-sweep voltammetry，LSV)分别在N₂饱和和O₂饱和的电解液中进行扫描，电解液为0.1M KOH，扫描速度为10mV/s，工作电极转速设置为400~2500rpm。

所有测量的电势(相对于Hg/HgO参比电极)都根据能斯特方程换算成可逆氢电极电势(RHE):

E_[RHE_]=E_[Hg/HgO_]+0.098+0.059pH(1)

氧化还原反应中每个氧分子的电子转移数根据Koutechy-Levich(K-L)方程^[24^]确定:

=+=+(2)

B=0.62nFC₀v^-1/6(3)

J_K=nFkC₀(4)

式中，J是测量的电流密度，ω为电极旋转速率(rad/s)，B是利用K-L图的曲线斜率确定的，J_L和J_K分别是扩散和动力学限制电流密度，n是转移电子数，F是法拉第常数(F=96485C/mol)，C₀是溶液中氧气的浓度(C₀=1.26×10^-6mol/cm³)，D₀是氧气分子的扩散率(D₀=1.93×10^-5cm²/s)，v是溶液的动力学黏度(v=0.01cm²/s)，当电极旋转速度以rad/s表示时，采用常数0.62。旋转环盘电极(rotating-ring disk electrode，RRDE)测试是在0.1M KOH电解液中进行的，设置扫描速度为10mV/s。过氧化氢的产率[H₂O₂(%)]和电子转移数(n)由下列方程^[25^]计算得到:

H₂O₂(%)=(5)

n=(6)

式中，I_d和I_r分别表示盘电流和环电流，N表示Pt环的电流收集效率(0.37)。

2　结果与讨论

2.1　材料的形貌与结构分析

图1a是使用乙酸锌和2-甲基咪唑为原料制备的ZIF-8，平均尺寸为1~2μm，具有典型菱形十二面体形貌特征。当用配置好的XO刻蚀液处理ZIF-8，刻蚀液中的盐酸会质子化2-甲基咪唑接头，从而破坏Zn-2-MIM键，随后刻蚀液中的XO与释放出来的Zn²⁺发生配位作用，防止Zn²⁺与2-MIM重新连接。可以看到在蚀刻液的作用下ZIF-8的表面产生了很多中孔和大孔结构(图1b)，其中蚀刻液的pH值在2-甲基咪唑配体质子化过程中起着重要作用，在酸性较强的条件下，2-甲基咪唑配体质子化发生得很快，导致结构失控的过腐蚀和坍塌。在酸性较弱的条件下，2-甲基咪唑配体不能完全质子化，即使延长刻蚀周期也不能得到纳米框架结构。之后，在Ar氛围中碳化ZIF-8@2.5pH得到N-C@2.5pH(图1c)，N-C@2.5pH良好地保持了碳化前的形貌，这得益于分段的碳化过程和较慢的升温速率，有效地控制了含N有机物的分解速度。最后将N-C@2.5pH在NH₃下进行第二次热处理，以调节其中的孔道结构，激活材料内部的非活性N，调节N与C的结合方式。本文使用了3种不同的NH₃活化温度以获得性能最佳的分级多孔N掺杂碳催化剂(表示为N-C@2.5pH-X，X=800，900，1000℃)。其中，N-C@2.5pH-800(图1d)与N-C@2.5pH(图1c)的形貌类似，可以明显观察到碳材料表面具有100nm左右的大孔，而N-C@2.5pH-900(图1e)和N-C@2.5pH-1000(图1f)中则观察到更多的其他尺寸孔存在，证明NH₃热处理可以有效调控材料微结构，并且随着碳化温度的提高碳材料中的分级孔数量逐渐增多。

图1　几种样品的SEM图片

(a)ZIF-8，(b)ZIF-8@2.5pH，(c)N-C@2.5pH，(d)N-C@2.5pH-800，(e)N-C@2.5pH-900，(f)N-C@2.5pH-1000

Fig.1　SEM images of several samples

(a)ZIF-8，(b)ZIF-8@2.5pH，(c)N-C@2.5pH，(d)N-C@2.5pH-800，(e)N-C@2.5pH-900，(f)N-C@2.5pH-1000

使用XRD研究了ZIF-8碳化前后的晶体结构，观察到碳化前ZIF-8与ZIF-8@2.5pH的XRD图谱(图2a)中出现了相同的衍射峰，这些衍射峰依次相对于ZIF-8的(011)、(002)、(112)、(022)、(013)和(222)晶面，与模拟的ZIF-8晶体结构一致。碳化后的XRD图谱(图2b)显示，在25°左右，所有材料都出现了一个明显的主峰，该峰归属于(002)的石墨碳相，这一发现为石墨碳的形成提供了重要的线索。

BET测试结果表明，氮气吸附/脱附曲线(图2c)中，几种样品均表现出相似的特征，但是经NH₃二次碳化处理后，样品的气体吸附能力显著提升，而且随着二次碳化温度的升高，其吸附能力也会有所增强。图2d中对比了几种样品的比表面积，随着NH₃活化温度的增加，BET比表面积显著增加，其中N-C@2.5pH-1000的比表面积可以达到1562m²/g。这可能是由于氨和碳基质在高温下发生了以下反应，使得材料产生了更多孔隙。

C+NH₃→HCN+H₂(7)

C+2H₂→CH₄(8)

2NH₃→N₂+3H₂(9)

在孔径分布(图2e)的测试中几种样品都存在大量直径为0.55nm和1.45nm的微孔，这些微孔是ZIF-8衍生碳的本征特性孔结构，这是因为ZIF-8在碳化过程中其中的Zn²⁺会被生成的碳原位还原为金属单质Zn，当碳化温度高于Zn的沸点(907℃)时，Zn会气化蒸发逸出反应体系，在这一过程中，Zn作为造孔剂活化碳基底，并产生大量纳米级孔道，由此形成大量微孔。图中还观测到了4.2nm的中孔，这些中孔是化学刻蚀引入的。在刻蚀过程中酸化的XO溶液可同时充当蚀刻剂和螯合剂，XO溶液会依次质子化2-MIM配体，破坏Zn(II)-2-MIM配位键，隔离释放出来的Zn²⁺，形成水溶性Zn-XO络合物，这个过程会将Zn原子从ZIF-8晶体中逐渐拆除，并且会首先在Zn²⁺存在的位置开始，并逐渐向周围扩散，最后形成材料中的多孔结构(图1b)。图中几种样品都有着相同的孔径分布，但经过NH₃处理后的样品明显有更大的孔容，而且孔容会随着温度的升高逐渐提高，这表明孔的数量是逐渐增多的，这一结果也说明了在NH₃中进行二次碳化处理会显著增加微孔和中孔的数量，而且这可以通过调节热处理的温度进行控制。

在拉曼光谱(图2f)中1338cm^-1和1586cm^-1附近可看到两个宽峰，分别属于多孔炭的特征D峰和G峰。D峰反映了缺陷的碳结构，而G峰则反映了石墨烯中理想的sp²碳原子的面内振动所产生的石墨碳结构。从图中可以看出，N-C@2.5pH的I_D/I_G值较大，而经NH₃活化处理的样品则有较低的I_D/I_G值，并且随着碳化温度的升高该值逐渐减小，这表明一次碳化得到的碳组织其石墨化程度较低，而二次碳化则可以提高样品的石墨化程度，这有利于提高催化剂的导电性，从而有助于增强催化剂的电催化性能。

在XPS图谱(图2g)中观察到所有材料都显示出4个峰位，分别对应C1s、N1s、O1s、Zn2p电子轨道，这4种表面原子含量随着NH₃活化温度的增加而有规律的变化，随着NH₃活化温度的增加，Zn含量逐渐减少，O物质的含量逐渐减少，这可能是NH₃促进了Zn的逸出，并在高温下与碳表面的氧官能团反应的结果。值得注意的是，在NH₃活化后，N含量也随着活化温度的增加逐渐降低，这可能是因为NH₃在提供氮源的同时也作为一种腐蚀性气体在较高温度下烧掉部分含N的碳基质(公式7)。对这些样品中的N元素进行分峰拟合处理(图2h)发现，在398.4±0.2eV、400.4±0.2eV、401.3±0.2eV和403.4±0.2eV出现4个峰位，分别对应吡啶N、吡咯N、石墨N和氧化N。经NH₃处理后，由于活化温度的升高，N总含量显著降低，吡啶N和氧化N含量也有所减少，而吡咯N和石墨态N含量则有所增加，因此，考虑到N类型的变化，可以发现NH₃优先与吡啶N周围的碳反应，同时作为掺杂到碳基质中的石墨N源(图2i)。有研究表明，ORR活性并不是依赖于总N含量，而是更多地依赖于该体系中不同类型N的相对含量^[26^]。一般认为，除氧化N外，所有其他N构型都能提高电催化性能。其中吡啶型N具有电荷中和效应，能够增强接受质子的能力，促进氧和中间产物(如、OOH^*、O^*、OH^*)的吸附，而吡咯型N则可以降低O₂吸附的能垒，从而通过增加电子转移来促进ORR中的第一个电子转移过程，石墨化N可以提供更多的价电子来提高导电性，同时通过诱导不均匀的电子分布和短的C-N键来促进O₂的吸附和随后O=O键的解离/弱化，从而大幅提升电性能^[27^]。总的来说，NH₃活化策略可以极大地重构碳材料表面功能，特别是其中的N类型，这可能对其ORR性能产生巨大影响。

图2　(a)碳化前的XRD图谱，(b)碳化后的XRD图谱，(c)氮气吸附/脱附曲线，(d)比表面积柱状图，

(e)孔径分布图谱，(f)拉曼光谱图，(g)XPS总图谱，(h)N分峰拟合图谱，(i)几种类型N的含量与占比图谱

Fig.2　(a)XRD profiles before carbonization，(b)XRD profiles after carbonization，(c)Nitrogen adsorption/desorption curves，

(d)Histograms of specific surface area，(e)Pore size distribution profiles，(f)Raman spectroscopies，(g)XPS general profiles，

(h)N split peak fitting profiles，(i)Content and proportion profiles of several types of N

2.2　材料的氧还原电催化性能

旋转圆盘电极(rotating disk electrode，RDE)测试结果发现，在O₂饱和的0.1M KOH溶液中，经NH₃活化处理的催化剂材料有着更优良的ORR电性能。图3a为几种催化剂材料的LSV曲线，从图中可以看到经NH₃活化过的催化剂材料表现出更加优异的电化学活性，伴随NH₃活化温度的提高，催化活性也会呈现出逐步上升的趋势(图3a、3b)，其中N-C@2.5pH-1000的起始电位为0.98V，半波电位为0.79V，与40% Pt/C的测试结果分别相差50mV和40mV。N-C@2.5pH-1000同时具有较高的极限电流密度，其极限电流密度达到6.1mA/cm²，超过所制备的其他催化剂材料与40% Pt/C催化剂。

图3c是Tafel斜率对比图，其中N-C@2.5pH-1000的斜率最小，为51mV dec^-1，这表示改变相同的电流，N-C@2.5pH-1000需要升高的电压最小，证明其具有优异的动力学行为。随着NH₃碳化温度的升高，Tafel斜率会明显减小，其动力学也逐渐加快，证明热处理温度的升高有助于提高催化剂材料ORR动力学行为。

电子转移数(n)是ORR催化剂的一个重要参数。在碱性环境中，由于每个氧气分子被还原成氢氧根需要4个电子，所以O₂被还原为OH^-会有两种可能的反应方式，分别为4电子转移过程和2电子转移过程:

4电子转移过程:

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-(10)

2电子转移过程:

O₂+H₂O+2e^-=H+OH^-(11)

H+H₂O+2e^-=3OH^-(12)

图3　(a)LSV曲线，(b)几种催化剂材料的电位对比柱状图，(c)Tafel曲线，(d)N-C@2.5pH-1000在不同转速下的LSV曲线。

插图是对应的K-L图，(e)N-C@2.5pH-1000的电子转移数和H₂O₂产率，(f)5000次CV循环前后的ORR极化曲线

Fig.3　(a)LSV curves，(b)Histograms of potential comparison of several catalyst materials，(c)Tafel curves，(d)LSV curves of

N-C@2.5pH-1000 at different rotational speeds，the inset is corresponding K-L plots，(e)Electron transfer numbers

and H₂O₂ yields of N-C@2.5pH-1000，(f)ORR polarization curves before and after 5000 CV cycles

在4电子转移过程中，O₂会得到4个电子被直接还原为4OH^-，而在2电子转移过程中，O₂会首先得到2个电子被还原为H和OH^-，随后H会再得到2个电子被还原为3OH^-。由于2电子过程中的第一步反应(式(11))可以进行逆反应生成氧气，因此2电子反应过程的效率一般低于4电子反应过程。而且，2电子转移过程中生成的H会攻击燃料电池的离聚体和膜，造成严重的性能退化和电池失效，所以现有燃料电池催化剂的研究一般要求对4电子转移过程的高选择性以达到加快反应速率和提高电池使用寿命的目的。在图3d中对N-C@2.5pH-1000进行了不同旋转速度(400~2500rpm)的RDE扫描以分析其ORR动力学。结果表明，随着旋转速度的增加，极限电流密度逐渐增大且在不同的转速下都有着明显的平台区，J_L随转速的提高而增大，符合一阶动力学方程^[28^]。利用K-L方程计算了N-C@2.5pH-1000的电子转移数，计算结果显示N-C@2.5pH-1000的电子转移数n接近4(图3d插图)。为了验证该计算值利用RRDE测试再次计算N-C@2.5pH-1000的电子转移数和过氧化氢产率(图5e)，结果显示其电子转移数大于3.98，具有较高的4电子转移过程选择性，同时其H₂O₂产率小于1%，与K-L方程计算结果基本一致，这些结果也意味着该催化剂会有优异的循环稳定性。

使用加速循环伏安测试(cyclic voltammetry，CV)比较了N-C@2.5pH-1000和40% Pt/C的长期稳定性，结果显示两种材料的循环稳定性存在显著差异(图3f)，其中，40% Pt/C在5000次的CV循环后，半波电位降低了8.5mV，极限电流密度也显著减少，降低了1.24mA/cm²。而N-C@2.5pH-1000经5000次CV循环后其半波电位减小约1.5mV，极限电流密度减少约0.35mA/cm²，表明其具有优异的循环稳定性能，优于40% Pt/C催化剂。

3　结论

(1)化学刻蚀是一种可在MOF中引入中孔或大孔的有效手段，使用合适的碳化方式可以使得这种分级多孔结构得到较为完整的保持。

(2)NH₃后处理工艺可以有效调节材料微结构，使用NH₃进行后处理的碳材料其比表面积提高了680m²/g，并且随着NH₃碳化温度的提高，碳材料中分级孔的数量逐渐增多。

(3)NH₃后处理工艺可以提高碳材料的石墨化程度，增强其导电性能，也会改变材料中N与C的结合方式，将不稳定的吡啶N与吡咯N向更稳定的石墨N转化。

(4)NH₃后处理工艺可以有效增强材料的动力学性能，提高材料的ORR催化活性，并且随着NH₃碳化温度的提高，ORR催化活性逐渐提高。经NH₃二次碳化处理后的碳材料其Tafel斜率降低27mV dec^-1，ORR起始电位与半波电位提升0.05 V，电子转移数接近4，H₂O₂产率低于1%。

利益冲突: 作者声明无利益冲突。

^{^[②]} *通讯作者　Corresponding author:董旭峰，dongxf@dlut.edu.cn;齐民:minqi@dlut.edu.cn
收稿日期:2023-03-18;　录用日期:2023-04-03;　发表日期:2023-06-28
基金项目:中央高校基本科研业务费(资助号DUT22YG201)资助。

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Study on the Preparation of Oxygen Reduction Catalyst for Fuel Cell by NH3 Heat Treatment ZIF-8

LIANG Chengming, RAN Shuai, DONG Xufeng^*, QI Min^*

(School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, China, 116024)

Abstract: The development of catalyst in fuel cell is seriously hampered due to high preparation costs and complex processes. In this paper, a graded porous N-doped carbon material was prepared using NH3 heat treatment ZIF-8, and its microstructure and electrochemical behavior. were characterized and analyzed. It is found that the chemical etching process can introduce mesoporous (2-50nm) or macropores (>50nm) into ZIF-8 to form. a graded porous structure, and the pore size of ZIF-8 can be effectively adjusted by controlling the pH of the etching solution. The NH3 heat treatment can effectively adjust the pore structure in carbon materials, increase the number of micropores (

Keywords: Fuel cell, ZIF-8, NH3, graded porous structure, N-doped carbon material

DOI: 10.48014/pcms.20230318001

Citation: LIANG Chengming, RAN Shuai, DONG Xufeng, et al. Study on the preparation of oxygen reduction catalyst for fuel cell by NH3 heat treatment ZIF-8[J]. Progress in Chinese Materials Sciences, 2023, 2(2): 24-34.