JD足球反波胆APP下载还原催化剂及缓慢的阴极JD足球反波胆APP下载还原动力学是制约低温燃料电池商业化的关键瓶颈因素之一。非贵金属JD足球反波胆APP下载还原催化剂是近年来低温燃料电池最受关注的研究热点之一。在简要介绍燃料电池及JD足球反波胆APP下载还原反应机理的基础上，详细地综述了近年来低温燃料电池用3d过渡金属基JD足球反波胆APP下载还原催化剂的主要研究进展，包括过渡金属大环化合物、过渡金属——氮/碳类化合物、过渡金属硫族化合物和过渡金属JD足球反波胆APP下载化物，总结了提高催化活性和稳定性、降低催化剂制备成本以及催化剂制备工艺等方面所取得的研究结果，并指出了各类催化剂目前尚待解决的问题和发展方向。


燃料电池是一种不经过燃烧直接将燃料和JD足球反波胆APP下载化剂的化学能通过电化学反应方式转换成电能的发电装置，具有燃料多样化、环境友好、噪声低、可靠性高和维修方便等优点。在燃料电池工作系统中，JD足球反波胆APP下载气沿电极表面扩散进入电极内部，在催化剂的作用下发生还原反应。如何在提高JD足球反波胆APP下载电极活性的同时，降低JD足球反波胆APP下载还原反应的电化学极化及生产成本，寻求更高性价比的JD足球反波胆APP下载还原反应催化剂一直是燃料电池领域研究的重点之一。迄今为止，已报道的3d过渡金属基JD足球反波胆APP下载还原反应催化剂主要有过渡金属大环化合物、过渡金属——氮/碳类化合物、过渡金属硫族化合物和过渡金属JD足球反波胆APP下载化物，本文将主要介绍这些催化剂的近期研究进展。


1JD足球反波胆APP下载还原反应机理

图1电极上JD足球反波胆APP下载还原反应的Wroblowa过程图


2JD足球反波胆APP下载电极材料研究现状


2.1过渡金属大环化合物

自1964年JASINSKI发现酞菁钴具有催化JD足球反波胆APP下载还原活性后，其他一些金属大环化合物的JD足球反波胆APP下载还原催化作用被相继发现。研究表明，该类催化剂的性能主要取决于中心金属离子、大环配体、载体和热处理温度等因素。


2.1.1中心金属离子对催化性能的影响

中心金属离子对过渡金属大环化合物的JD足球反波胆APP下载还原催化活性起着决定性的作用。对过渡金属酞菁化合物来说，中心金属离子对JD足球反波胆APP下载还原催化活性的影响排序为Fe>Co>Ni>Cu≈Mn.CT?等发现过渡金属氢JD足球反波胆APP下载化物对JD足球反波胆APP下载还原催化性能的影响是Cr>Fe>Co>>V.以过渡金属醋酸盐、氨气和四羧酸二酐为原料制备的催化剂对JD足球反波胆APP下载还原催化性能的影响是Fe>Co>Cr>Mn.YANG等报道了TM-C-N对JD足球反波胆APP下载还原催化性能的影响：（1）0.1M HClO4,Fe>Co>Cr>Ni>Mn>V;（2）0.1M KOH,Co>Ni>Mn>V>Cr.

中心金属离子的用量也会影响催化剂的性能，而且使用不同金属前驱体将影响金属的最优载量。BRON等发现含Fe质量分数为2%时铁邻菲罗啉催化剂的性能最好。LALANDE和FAUBERT等研究发现CoPc中Co的最佳用量是质量分数为3.5%,而FeTPP中Fe的最佳用量是质量分数为4%.GUILLET等研究发现CoTMPP/Vulcan XC72催化剂中Co的最佳用量是质量分数为0.2%.ZHANG等研究了FeTPTZ中Fe用量对催化剂性能的影响，得到Fe的质量分数为4.7%的FeTPTZ催化性能最好。


2.1.2大环配体对催化性能的影响

对于给定的中心金属离子，JD足球反波胆APP下载还原催化活性在很大程度上取决于配体。对Fe而言，其活性为N>N2O2>N2S2>O4≈S4;但对Co来说，其活性为N2O2>N4>N2S2>O4≈S4.陶建中等发现：与MTPP相比，MTNPP还原的E1/2均向正移。SONG等发现在卟啉环的中心位置无取代基的钴卟啉具有更正的JD足球反波胆APP下载还原电位。GOU?REC等研究发现，随着大环上取代基电子接受能力的提高，催化剂的活性将降低。YU等指出在卟啉环外围修饰了含Ru（Ⅱ）或Os（Ⅱ）的有机复合物的钴卟啉JD足球反波胆APP下载还原过程按4e反应进行的催化活性比修饰之前大大提高。BILOUL等对不同的钴卟啉催化剂进行了100 mA/cm2恒电流工作300 h的PEMFC性能测试。


2.1.3载体对催化性能的影响


C载体的结构和表面物理化学性质与催化活性密切相关。WANG等发现采用HNO3和NH3同时预处理的催化剂活性要比单独用HNO3或NH3预处理活性都高。SUBRAMANIAN等认为用硝酸预处理的C载体表面引入了含JD足球反波胆APP下载官能团，这有利于提高钴乙二胺分子在C载体表面的分散度。C载体表面N含量的增加可以有效地提高催化剂的活性，而且N含量和C载体质量的减少是由于热处理过程中C载体与NH3反应，破坏了C载体的结构，并在其表面留下了N原子，C载体越无序，得到的催化剂活性越好。


C载体类型和负载方式对C载过渡金属大环化合物的JD足球反波胆APP下载还原催化性能有很大的影响。KUNDU等研究得到C载体对邻菲罗啉催化性能的影响为：Black Pearls（1500 m2/g）>Printex XE 2（900 m2/g）>Vulcan XC（254 m2/g）。载体表面积和孔径分布不是决定催化剂活性的因素，催化剂活性与表面N含量直接相关，N含量越高，催化活性越好。含N条件下高能球磨石墨可以减小催化剂中晶体的颗粒尺寸，增加N含量、表面积和石墨的无序性，从而提高催化剂的活性。