氧还原反应碳基电催化剂研究现状与展望

氧化锆基催化剂的制备及其氧还原催化性能 研究进展

Advances in Material Chemistry 材料化学前沿, 2015, 3(4), 61-67 Published Online October 2015 in Hans. https://www.360docs.net/doc/d14241698.html,/journal/amc https://www.360docs.net/doc/d14241698.html,/10.12677/amc.2015.34007 文章引用: 汪广进, 刘海, 龚春丽, 程凡, 文胜, 郑根稳. 氧化锆基催化剂的制备及其氧还原催化性能研究进展[J]. 材 Study Progress on the Preparation and Catalytic Performance of Zirconia for Oxygen Reduction Reaction Guangjin Wang, Hai Liu, Chunli Gong, Fan Cheng, Sheng Wen *, Genwen Zheng College of Chemistry and Materials Science, Hubei Engineering University, Xiaogan Hubei Received: Nov. 12th , 2015; accepted: Dec. 26th , 2015; published: Dec. 29th , 2015 Copyright ? 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/d14241698.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Development of non-platinum catalysts for the renewable energy is urgent. Due to the excellent chemicaland electrochemical, zirconia is attracting abroad attention in the investigation of novel non-platinum catalysts. Therefore, this paper reviews the status of the preparation methods such as magnetron sputtering and dip-coating for zirconia, and summarizes the study progress of the non-stoichiometry zirconia, transition metal/non-transition metal doped zirconia, partially oxi-dized zirconium carbonitrides and pyrolyzed zirconium base chelates. At last, this paper also looks ahead at the development of zirconia based non-pltinum catalysts. Keywords Non-Platinum Metal Catalysts, Zirconia, Preparation Methods, Oxygen Reduction Reaction 氧化锆基催化剂的制备及其氧还原催化性能 研究进展 汪广进，刘 海，龚春丽，程 凡，文 胜*，郑根稳 湖北工程学院化学与材料科学学院，湖北 孝感 *通讯作者。

Ag在碱性介质中作氧还原催化剂综述

Ag在碱性介质中作氧还原催化剂综述 本文较为全面地归纳了氧还原反应中使用的各种银基催化剂：纯银、碳载银、银合金、银-过渡金属氧化物。论述了催化剂的机理、优缺点。此外，简要阐述了银基催化剂的一些合成方法，并介绍了催化剂的形貌、PH值、成分对氧还原反应的影响，最后对银基催化剂的研究现状进行了小结并指出今后可能应用的领域，展示出良好的应用前景。 一、在碱性介质中的ORR机理 在碱性溶液中，Yeager认为ORR主要有4e和2e两种反应途径： (1) 直接4e 反应途径 O2＋2H2O＋4e→4OH－ψ°＝0.401 V a (2) 2e-2e 逐步反应途径 O2＋H2O＋2e→ HO2－＋OH－ψ°＝－0.065 V b HO2－＋H2O＋2e→3OH－ψ°＝0.867 V c 中间产物HO2－或可发生歧化反应 2HO2－→2OH－＋O2 d 反应b, c合起来即是反应a, 因此这种反应途径又可叫做准4e反应途径或连续4e反应途径,其中, 反应c被认为是速控步骤. 如果ORR按2e-2e逐步反应途径进行, 则将主要面临两个问题: (1) 若反应c没有进行,则阴极反应的转移电子数减半, 能量密度降低; 而且电池的输出电压、功率性能也相应下降, (2)在碱性溶液中稳定的HO2－容易在催化剂的作用下发生反应d, 从而降低催化剂活性。所以, 能直接催化氧还原按反应a的途径进行就显得尤为重要; 另一方面, 考虑到燃料电池的实用化, 催化材料也应具有在碱性溶液中寿命长和制作成本低、储量丰富等特点, 而在上述的催化材料中,银是少数同时具有上述三项优点的催化材料之一。但是,

Ag 的这种4e反应途径与Pt还是有区别的,已有研究表明Ag在催化还原氧的过程中有过氧化氢产物, 在卤素离子的影响下, 这种现象就更加明显。除此之外, Ag不仅具有良好的耐碱性, 而且在碱性电解质中随着OH－升高(0.1～11.1 mol/L)反而能提升Ag的催化活性。比如: ORR还原产物为OH－而基本不生成HO2－, 当在较高浓度碱性电解质中Ag电极催化ORR的性能要优于Pt的催化性能, 且Ag的质量密度约为Pt的一半, 则同样的载量, Ag的比表面积将大于Pt, 有利于增大表观总电流。 1.PH值的影响 之前的研究表明，对于像Pt和Ag这样的金属，ORR的速率决定步骤是: O2a + e- O2- ; ψ°＝0.562±0.03V e 在Ag(111)表面，此步骤e的电势值在PH=0至13之间并不随PH值增大而改变，体现出PH 的独立性，导致e步骤的反应过电势η值只从PH=0的1.53V减小到PH=14的0.7V。在e步骤后，ORR发生的是直接生成OH-或者生成中间产物HO2-。我们可通过Tafel曲线来揭示这个现象：基于催化剂为Pt的过电势，Tafel曲线中出现了两个明显的区域：在低过电势区域中，曲线斜率为-60mV/dec，表现出-30mV/PH单元的依赖性；而在高过电势区域中，曲线斜率为-120mV/dec,并无PH值的依赖性。在低过电势区域，Tafel斜率-60mV/dec，是由ORR 中间产物的而引起的氧化物中间物覆盖在Pt催化剂表面，呈现出的是Temkin吸附等温线。在高电势区域，Tafel斜率为-120mV/dec，吸附主要由Langmur吸附等温线控制，在此电位之下，主要的氧化物都都消失。类似Pt，碱性电解质中，在Ag的表面发生ORR同样是4e 过程，反应顺序一样，Tafel曲线也同样具有两个明显的斜率区域，因此，基于实验数据，有利地证明Ag作为催化剂的机理和Pt类似。但不同的是在Pt催化剂中，Pt在低的过电势时呈现出强的PH值依赖性，而Ag却没有PH的依赖性。所以，当PH值升高时，更有利于许多

氮掺杂石墨烯的制备及其氧还原电催化性能

第４３卷　第２期２０１５年３月 河南师范大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ） 　Ｖｏｌ．４３　Ｎｏ．２ 　Ｍａｒ．２０１５ 文章编号：１０００－２３６７（２０１５）０２－００７４－０６　ＤＯＩ：１０．１６３６６／ｊ．ｃｎｋｉ．１０００－２３６７．２０１５．０２．０１４氮掺杂石墨烯的制备及其氧还原电催化性能 石　敏，张　庆，牛　璐，晁淑军，黄茹梦，白正宇 （河南师范大学化学化工学院；绿色化学介质与反应教育部重点实验室，河南新乡４５３００７） 摘　要：以三聚氰胺和氧化石墨烯（ＧＯ）为原料，经物理研磨和高温热解得到氮掺杂石墨烯（三聚氰胺－ＮＧ）．扫描电子显微镜（ＳＥＭ）测量显示，所制备的三聚氰胺－ＮＧ厚度和表面褶皱较掺杂前略有增加．Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）表明，在三聚氰胺－ＮＧ中氮元素以吡咯Ｎ、吡啶Ｎ和石墨Ｎ　３种形式掺杂在石墨烯中，它们的比例分别是１４．５％、２４．５％和６１．０％．同时运用循环伏安法（ＣＶ）和旋转圆盘电极技术（ＲＤＥ）测试了三聚氰胺－ＮＧ在碱性介质中的氧还原电催化活性．结果表明，与商业石墨烯和由聚吡咯为氮源制备的氮掺杂石墨烯（ｐｐｙ－ＮＧ）相比，三聚氰胺－ＮＧ具有较高的电催化活性和较正的氧还原起始电位（－０．０９Ｖ），并且电催化还原氧气时主要为４电子反应．由于其较高的氧还原性能和较低的成本，三聚氰胺－ＮＧ在碱性燃料电池阴极电催化剂中有良好的应用前景．关键词：氮掺杂石墨烯；三聚氰胺；氧还原；燃料电池 中图分类号：Ｏ６１４文献标志码：Ａ 燃料电池是一种将燃料的化学能按电化学方式等温地转化为电能的发电装置，其中氧还原反应缓慢的动力学过程是影响燃料电池能量转换效率的重要因素之一．到目前为止，最有效的阴极催化剂是贵金属及其合金催化剂［１－２］．然而，贵金属价格昂贵，在催化剂成本中占有很大的比重，其催化活性和稳定性也需要进一步提高，极大地影响了低温燃料电池产业化进程［３］，因此开发成本低廉的新型非贵金属催化剂，成为燃料电池研究人员近年来努力的重要方向之一［４］． 石墨烯是由ｓｐ２杂化碳原子相互连接构成的仅一个原子厚度的二维平面材料，其碳原子构成六角环形蜂窝状，该特殊晶格结构赋予石墨烯优异的物理和化学性质［５－６］．目前，石墨烯已成为许多领域的研究热点，如催化剂载体［７］、电池［８］、传感器［９］以及储氢材料［１０］等．理论计算和相关实验结果均表明，在石墨烯ｓｐ２杂化的碳原子中引入氮原子可以有效提高其电化学活性，这是由于掺杂的氮原子会影响石墨烯中碳原子的自旋密度和电荷分布，使氮原子周围的碳原子带有更多的正电荷，导致石墨烯表面产生“活性位点”，这些“活性位点”可以直接参与氧还原催化反应（ＯＲＲ）［１１］．综合文献报道，与商品Ｐｔ／Ｃ催化剂相比，氮掺杂石墨烯（ＮＧ）作为不含金属元素的氧还原催化剂具有较高的催化活性和电化学稳定性，Ｚｈａｎｇ等［１２］利用密度泛函理论对氮掺杂石墨烯上氧还原反应的机理进行理论模拟，所得结果与实验观察一致，即在ＮＧ上ＯＲＲ是一个直接的４电子途径．因此，ＮＧ被广泛认为是贵金属催化剂的理想替代材料之一［１３］． 本文采用常见且廉价的三聚氰胺为氮源，在不影响石墨烯片层结构的基础上，经过物理研磨后高温煅烧合成出氮掺杂石墨烯（三聚氰胺－ＮＧ），对比研究了不同Ｎ掺杂形式及不同Ｎ含量石墨烯的氧还原反应催化性能，结果表明，吡啶－Ｎ和石墨－Ｎ含量较高的三聚氰胺－ＮＧ催化剂对氧还原反应表现出较高的电催化性能． １　实验部分 １．１　仪器和试剂 三聚氰胺（分析纯，沈阳化学试剂厂）；吡咯（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；商业石墨烯（合肥微 收稿日期：２０１４－１１－１０；修回日期：２０１５－０３－１１． 基金项目：国家自然科学基金（２１３０１０５１）；河南省基础与前沿研究项目（１３２３００４１００１６）；河南师范大学青年基金项目．作者简介：白正宇（１９７９－），女，河南濮阳人，河南师范大学副教授，博士，主要从事燃料电池催化剂的研究． 通信作者：白正宇，河南师范大学化学化工学院，Ｅ－ｍａｉｌ：ｂａｉｚｈｅｎｇｙｕ２０００＠１６３．ｃｏｍ．

铂_石墨烯氧还原电催化剂的共还原法制备及表征

[Article] https://www.360docs.net/doc/d14241698.html, 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao ) Acta Phys.?Chim.Sin .2012,28(12),2879-2884 December Received:July 5,2012;Revised:September 13,2012;Published on Web:September 25,2012.? Corresponding author.Email:zfma@https://www.360docs.net/doc/d14241698.html,;Tel:+86-21-54742894. The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (21073120,21176155)and Science and Technology Foundation of Shanghai Municipality,China (10JC1406900). 国家自然科学基金(21073120,21176155)及上海市自然科学基金(10JC1406900)资助项目 ?Editorial office of Acta Physico ?Chimica Sinica doi:10.3866/PKU.WHXB 201209252 铂/石墨烯氧还原电催化剂的共还原法制备及表征 王万丽 马紫峰* (上海交通大学化学工程系,上海200240) 摘要: 使用硼氢化钠共还原法制备40%(w )铂/石墨烯电催化剂用于氧还原反应.通过循环伏安测试发现,这 种方法制备所得铂/石墨烯催化剂对氧还原反应活性较铂/碳催化剂差,但稳定性有所提高.在稳定性测试中,铂/石墨烯电催化性能衰减为50%,较铂/碳(79%)好.X 射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征发现在铂/石墨烯催化剂中两者存在明显交互作用,这可能是阻止石墨烯再堆垛和防止铂颗粒团聚的主要原因.通过对单电池性能测试也发现铂/石墨烯催化剂更有利于电池长期稳定.关键词: 石墨烯;共还原法;电催化剂;氧还原反应;质子交换膜燃料电池 中图分类号: O646 Synthesis and Characteristics of Pt/graphene by Co-Reduction Method for Oxygen Reduction Reactions WANG Wan-Li MA Zi-Feng * (Department of Chemical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,P .R.China ) Abstract:40%(w )Pt/graphene composites were prepared by sodium borohydride chemical co-reduction,and were subsequently used as an electrocatalyst for oxygen reduction reactions.The electrocatalytic activity and stability was evaluated by cyclic voltammetry.The results indicated that the initial activity of Pt/graphene was lower than that of Pt/C due to the oxygen diffusion inhibition;however,the Pt/graphene showed superior durability characteristics.Degradation tests showed a 50%degradation of Pt/graphene,which was substantially less than that of Pt/C (79%).X-ray diffraction and transmission electron microscope results showed that the composite formed strong interactions between the platinum nanoparticles and the graphene supports.The graphene supports may also prevent the graphene sheets from folding or re-stacking,which would hinder platinum nanoparticles ?aggregation.The performance of a single cell was also tested,confirming an improvement in durability.Key Words:Graphene; Co-reduction method; Electrocatalyst; Oxygen reduction reaction; Proton exchange membrane fuel cell 1Introduction Gaphene has attracted great attention from researchers in both theoretical and applied chemistry in recent years.Its use has also been studied in capacitors,1,2lithium batteries,3-6and fuel cells 7-9because of its interesting properties,such as ultra-high surface area (there is a theoretical surface area of 2620 m 2·g -1for an isolated graphene sheet),special quantum proper-ties 10-13and so on. Proton exchange membrane (PEM)fuel cells have been de-veloped as a promising energy technology because of their in-herent advantages,such as simplicity,viability,and quick start-up,which give them of great potential in almost any con- 2879

金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展

化 学 学 报
ACTA CHIMICA SINICA
综述 Review
DOI: 10.6023/A14110787
金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展
王瀛*
摘要
张丽敏
胡天军
临汾 041004)
(山西师范大学化学与材料科学学院
随着能源危机加剧和生态环境恶化, 可持续发展能源受到更大的重视. 金属空气电池作为一种绿色能源是具有
很大发展潜力的新一代电池. 与传统电池相比, 此类电池有着更高的理论能量密度, 尤其是锂空电池, 能量密度可达 3505 Wh/kg, 然而阴极缓慢的氧还原反应成为制约其发展的关键因素之一. 在简要介绍氧还原反应机理基础上, 着重 介绍了近年来氧还原催化剂如贵金属及其合金、过渡金属氧化物/硫化物、功能化碳材料和金属氮化物的研究进展, 并 根据目前所存在问题指出未来研究方向, 包括深入研究氧还原反应机理, 明确催化剂活性位; 研究催化剂结构等对催 化活性的影响, 优化制备条件, 以提高催化活性和稳定性; 根据氧还原机理设计开发新型氧还原催化剂. 关键词 金属空气电池; 氧还原反应; 催化剂; 电解液; 反应机理
Progress in Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts for Metal-Air Batteries
Wang, Ying* Zhang, Limin Hu, Tianjun
(School of Chemistry and Material Science, Shanxi Normal University, Linfen 041004) Abstract With the intensification of the global energy crisis and the deterioration of ecological environment, the exploitation and utilization of sustainable energy have gained more attention. Metal-air battery as a kind of high-performance green energy may become one of the most promising next-generation battery technologies. Compared to conventional storage batteries such as Zn-Mn and lead-acid batteries, metal-air battery has higher theoretical energy density, especially Li-air battery with an extremely high theoretical density 3505 Wh/kg. Such high energy density is due to the fact that oxygen is not stored in the cell. Other advantages include stable potential, low cost and environmental friendship. However, there are many important factors that limit its commercial application. Among them, a critical issue is the sluggish kinetics of cathodic oxygen reduction reaction (ORR), so it is necessary to develop ORR catalytic materials for enhancing the kinetics. Recently, there are many researches about ORR catalysts. In addition to a brief introduction of the reaction mechanism of ORR, the paper introduced the current research progress of four groups of cathodic catalysts including noble metal and its alloys, transition-metal oxides/sulfides, functional carbon materials and metal nitrides. However, there are still many problems, such as the lack of fundamental mechanistic study, high cost of Pt-based catalyst, uncertain active site of functional carbon materials and low activity for non-noble metal catalysts. In summary, great efforts should be needed. Based on this, the authors pointed out the development direction for ORR catalysts. The future research direction of cathodic catalysts would include: (1) researching the elusive oxygen reaction mechanism and defining the active sites, (2) studying the effect of physical structure parameters (e.g., structure, morphology, size) on the activity and optimizing synthesis conditions of catalysts to obtain better activity and stability, (3) developing novel efficient and inexpensive catalysts in according to the oxygen reaction mechanism. Keywords metal-air batteries; oxygen reduction reaction; catalyst; electrolyte; reaction mechanism
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引言
随着煤、石油、天然气等不可再生能源的逐渐枯竭 及全球气候变化, 可持续发展能源的开发与应用成为未 来人类社会发展所面临的重要问题之一. 金属空气电池 作为一种绿色能源, 具有无毒、 无污染、 放电电压平稳、 高比能量、储存寿命长、价格相对较低等优点. 此类电 池是以金属(锌、锂、铝等)和氧气为燃料将化学能转变 为电能, 既有丰富的廉价资源, 又可再生利用, 而且比 氢燃料电池结构简单, 是很有应用前景的新能源[1]. 与
现有的铅酸、镍氢等电池相比, 金属空气电池具有更高 的能量密度和比能量, 尤其是锂空电池, 其能量密度理 论值可达 3505 Wh/kg[2], 远高于锂离子电池[3～5]. 目前, 金属空气电池的研究已取得较大进展, 然而电池阴极缓 慢的氧还原反应制约了整个电池的性能, 成为其商业化 应用道路上的一个障碍. 为进一步提高电池性能, 国内 外学者对氧还原催化剂进行了广泛研究[6～8]. 本文结合 金属空气电池工作原理, 较为系统地综述了近年来氧还 原催化剂的研究进展, 并对其发展趋势进行了探讨.
* E-mail: wangyme@https://www.360docs.net/doc/d14241698.html,; zhanglm@https://www.360docs.net/doc/d14241698.html, Received November 16, 2014; published January 23, 2015. Project supported by Natural Science Foundation of Shanxi Normal University (No. ZR1402). 项目受山西师范大学自然科学基金(No. ZR1402)资助.
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https://www.360docs.net/doc/d14241698.html,
? 2015 Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences
Acta Chim. Sinica 2015, 73, 316—325

Fe-NC氧还原电催化剂的设计制备及性能研究

Fe-N/C氧还原电催化剂的设计制备及性能研究电化学氧还原反应在燃料电池和金属-空气电池等可再生能源储存和转换系统中扮演着重要作用。缓慢的氧还原反应动力学需要催化剂。到目前为止,铂贵金属是活性最高的氧还原催化剂。 然而,昂贵的价格,对甲醇和CO敏感和稳定性差阻碍其大规模广泛应用。为突破这个瓶颈,很多研究工作致力于探索具有高活性和稳定性的非贵金属催化剂。在已发现的不含贵金属的催化剂中,过渡金属和氮掺杂的碳材料(M-N/C)被认为 是特别有前途的氧还原催化剂,因为它们的元素丰度高、低成本、低环境影响和较高的活性。 本论文主要主要是针对铁和氮共掺杂碳材料的设计、合成和性能进行了深入研究。本论文具体内容如下:选择两端含吡啶氮的有机分子btcpb作为配体与铁(Ⅱ)配位,形成类似配位聚合物的配合物,在不需要外加碳载体的情况下,煅烧得到自支撑Fe-N/C催化剂。结果表明,700℃煅烧的催化剂(Fe-N/C-700)活性最好。 碱性条件下,半波电势840 mV,高于商业铂-碳催化剂;酸性条件下,起始电位和半波电位均可比与商业Pt/C催化剂。同时,该催化剂在碱性和酸性溶液中都显示了优异的循环稳定性和良好的甲醇耐受性能。除此之外,该材料充当锌-空电池的空气阴极,在5 mA cm-2电流密度时,电池的容量达到727 mA hg-1。 持续放电110 h,也没有明显电压损失,表明该材料具有很强的应用前景。报道了 Fe3C纳米颗粒修饰,金属铁和氮掺杂碳的复合物的简单高效大规模制备, 以铁-邻菲罗琳配合物和二氰二胺为前驱物,高温煅烧。800 ℃条件下得到的催化剂显示出极好的氧还原活性,碱性溶液中的起始电位和半波电位高达0.99和 0.86 V,远高于商业铂-碳。

氧还原催化剂的制备及电化学性能的研究

氧还原催化剂的制备及电化学性能的研究 摘要：随着环境问题越来越引起人们的关注，环境保护已成为可持续发展的核心。全球都致力于研究高效节能环保的新型能源。燃料电池是一种可以高效地将燃料和氧化剂转化为电能的发电装置。世界经济和科技的日益发展离不开能源。随着现代社会在工业、农业、科技、信息技术等各个方面的飞速发展，石油、天然气、煤等不可再生的常规能源消耗已经日渐殆尽，同时常规能源使用排放的有毒有害物质引发的环境问题、生态问题也随之加剧。因此，幵发新能源、环保能源具有重大深远的意义，势必成为当今科研的主流趋势。本文就氧还原催化剂的制备及电化学性能进行分析与研究 关键词：氧还原催化剂；制备；电化学性能 引言 氧还原反应是众多新型电池正极电极所发生的过程。促进其反应过程一直以来是电化学领域研究的侧重方向，故而开发和研究氧还原催化剂性能的工作显现出极高的科研价值和应用价值。做为众多电化学工作者的研究热点，电催化氧还原技术具备广泛的应用范围，长期以来，由于电化学催化氧还原技术在燃料电池、微生物燃料电池、高级电氧化技术、水处理等方面越来越多的应用，使化学修饰电极电催化领域得到普遍关注。催化剂在电极表面的氧还原反应中起到了非常重要的作用，制备一种高性能、低成本、对环境友好的催化剂是非常有价值的。 一、氧还原反应 在氧还原电极上，氧发生的还原反应是个复杂的过程，氧还原反应涉及4个电子及2～4个质子的转移，和0-0键的断裂，由于其复杂性，可以写出各种各样的反应机理。通常，依照中间产物过氧化氢（H2O2)的生成与否，其历程主要包括两类： 1.直接四电子反应途径：此类途径并没有可检测的过氧化氢。0-0键在吸附氧分子时断裂变为吸附氧原子MO，在酸性溶液中，氧分子持续得到四个电子还原为H2O，在碱性溶液中，还原为OH-。 在酸性介质中： 02+4H++4e →2H20, E=1.229V 在碱性介质中： 02+2H20+4e →40H，E=0.401V 2.间接二电子反应途径：在碱性溶液中，碳、石墨、金、汞等电极上02还原主要是此途径，其过程有中间产物过氧化氢生成，在氧分子吸附时先得到两电

氧还原催化剂研究进展

氧还原催化剂研究进展 摘要 虽然经过半个多世纪对研究,人们对氧电极反应取得了很多原子、分子水平上的认识,但是对氧还原的高超电势的起源、催化剂的氧还原活性与结构的内在关系等问题,?还没有清晰的认识。其主要原因是一方面氧还原反应是一个涉及4电子转移、多步骤的复杂反应,人们在研究中并没有仔细考究常用于研究纳米电催化剂的氧还原反应活性的薄膜旋转圆盘电极技术是否切实可靠。 非贵金属氧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。本文回顾了燃料电池用非贵金属氧还原催化剂方面的研究进展，总结了提高催化活性和稳定性、降低催化剂制备成本、催化剂制备工艺和新型非贵金属氧还原催化剂设计等方面所取得的研究结果。对非贵金属氧还原催化剂亟待解决的问题和发展趋势提出自己的看法。 关键词：燃料电池；非贵金属催化剂；氧还原反应；电化学性能 Abstract However, no consensus on ORR mechanism and key factors which

limits ORR ki'netics has been reached so far.This is probably due to, on one hand, ORR is a reaction involves 4 electron, multiple step complex process, on the other hand, some misunderstanding exists on using thin film rotating disk electrode method, the key technique used for evaluating nanocatalysts activity for ORR. In recent years，non-precious metal oxygen reduction catalysts have gained particular interest for fuel cells. This paper presents the research progress of non-precious metal oxygen reduction catalysts with focus on the effort to improve the activity and durability of the catalysts，to decrease cost of the catalysts，and to develop novel non-precious metal catalysts. The urgent problems and future research focuses for non-precious metal oxygen reduction catalysts are also proposed. Key words：fuel cells；non-precious metal catalysts；oxygen reduction reaction；electrochemical performance 一、绪论 1.1氧还原电催化研究背景