DOI:10.1016/j.jallcom.2020.156605
Fe-N/C催化劑是最有希望替代Pt/C的非貴金屬催化劑，長期以來一直備受研究者的青睞。眾所周知，碳載體的形態對Fe-N/C催化劑的性能具有重要影響。在這項研究中，通過對添加氧化石墨烯（GO）的前體溶液進行靜電紡絲，隨后通過煅燒工藝制備了保留原始三維（3D）結構的Fe-N/C催化劑。這種3D結構由20多層相互連接的碳納米纖維網絡組成，層與層之間由碳納米纖維連接。煅燒后形成雙孔分布，包括層間的大孔和納米纖維中豐富的中孔（3.8nm）。通過調節熱處理條件，制備了含單一活性物質如FexN基、Fe3O4基和Fe3C基材料的Fe-N/C催化劑。FexN基Fe-N/C催化劑表現出最佳的氧還原反應（ORR）性能，優于市售的20wt％Pt/C催化劑。
圖1.Fe-N/C催化劑的形態：a-c）3D層狀結構Fe-N/C催化劑的SEM顯微照片；d-f）分別為Fe-N/CN2、Fe-N/CNH3和Fe-N/Cair/NH3的TEM圖像。
圖2.Fe-N/CN2（a）、Fe-N/CNH3（b）和Fe-N/Cair/NH3（C）的XRD譜。
圖3.（a）Fe-N/CN2、Fe-N/CNH3和Fe-N/Cair/NH3催化劑在空氣飽和的0.1 M KOH溶液中的ORR極化曲線。電極轉速為1600rpm。（b）三種催化劑的起始和半波電勢以及動態電流密度。（c）Fe-N/CN2、Fe-N/CNH3和Fe-N/Cair/NH3催化劑的塔菲爾表征。
圖4.Fe-N/C催化劑的氮氣吸附/解吸表征（a），拉曼表征（b）。
圖5.Fe-N/C XPS N1S去卷積：a）Fe-N/CN2 N1S，b）Fe-N/CNH3 N1S，c）Fe-N/Cair/NH3 N1S。
圖6.Fe-N/Cair/NH3和20wt％Pt/C在0.1 M KOH溶液中的電催化ORR性能比較。（a）使用Fe-N/Cair/NH3和20wt％Pt/C在氮氣和空氣飽和條件下（掃描速率=50 mV s-1）獲得的CV曲線。（b）在RDEs（旋轉圓盤電極）上使用Fe-N/Cair/NH3和20wt％Pt/C催化劑獲得的極化曲線（掃描速度=10 mV s-1；旋轉速度=1600rpm）。（c）以不同速度旋轉的Fe-N/Cair/NH3 RDEs的極化曲線，以及（插圖）相應的K-L圖。（d）使用Fe-N/Cair/NH3和20wt％Pt/C催化劑轉移的電子數。（e）曲線顯示Fe-N/Cair/NH3和20wt％Pt/C催化劑的耐甲醇性（實線：未添加甲醇；虛線：已添加甲醇。）。（f）Fe-N/Cair/NH3和20wt％Pt/C催化劑的電流-時間（i-t）曲線。
