靜電紡絲法制備Fe，N摻雜碳球作為高效氧還原催化劑

DOI: 10.1039/c9ra08951a

用于氧還原反應（ORR）的電催化劑在金屬-空氣電池、燃料電池和其他電化學裝置中至關重要。本研究采用靜電紡絲和熱處理方法合成了鐵氮共摻雜碳球電催化劑。結果表明，標記為Fe-N/MCS-181（Fe，N摻雜介孔碳球，九水硝酸鐵為鐵源）的催化劑不僅鐵含量最高，達到0.13%，而且呈球形。其孔徑分別為11和35 nm。在電化學性能方面，Fe-N/MCS-181的起始電位（Eonset）為0.018 V，Fe-N/MCS-181的半波電位（E1/2）為0.145 V，優于市售Pt/C催化劑（E1/2為0.18 V）。Fe-N/MCS-181催化劑的耐用性優于市售Pt/C催化劑，10000秒后，電流密度保持率為86.4%，而市售Pt/C催化劑的保持率為84.2%。同時，Fe-N/MCS-181催化劑的甲醇耐受性也很好。加入甲醇后，Fe-N/MCS-181催化劑的電流密度沒有明顯變化。本研究為制備用于氧化還原反應的高效耐用的鐵氮摻雜碳催化劑提供了一種簡便的方法。

圖1.制備Fe-N/MCS催化劑的示意圖。

圖2.Fe-N/MCS-181（a和e）、Fe-N/MCS-121（b和f）、Fe-N/MCS-83（c和g）、Fe-N/MCS-158（d和h）的SEM和TEM圖像。

圖3.（a）Fe-N/MCS催化劑和SiO2的N2吸附-解吸等溫線，（b）孔徑分布。

圖4.（a和b）Fe-N/MCS-18的N 1S和Fe 2p的XPS結果。

圖5.（a）Fe-N/MCS催化劑的XRD圖譜和（b）拉曼光譜。

圖6.Fe-N/MCS催化劑的CV曲線。

圖7.Fe-N/MCS催化劑和Pt/C在O2飽和的0.1 M KOH中的LSV曲線，掃描速率為10 mV s-1。

圖8.（a）Fe-N/MCS催化劑在O2飽和的0.1 M KOH中的計時安培響應（b）Fe-N/MCS-181和Pt/C與3 M甲醇的計時安培響應。