本发明属于材料化学技术领域,具体涉及一种基于conx的螺旋盘绕氮掺杂碳纳米管及其应用。
背景技术:
燃料电池、金属-空气电池等清洁、高效的能源转换装置,通过电化学的方式,将化学能转换成电能,不受卡诺循环限制,减少了不必要的能量损耗,从而提高能量的转换效率。因此,引起人们的广泛研究。但是其仍然面临着一系列的科学技术上的挑战,最为关键的是阴极上的氧还原反应缓慢的动力学过程。因此,我们需要一种高效的氧还原催化剂来提高其反应速率,实现能源转换装置的实际应用。目前,用于氧还原的最主要的催化剂是铂基催化剂,但由于其价格昂贵,资源稀缺,并且甲醇耐受性差,稳定性差等一系列问题导致了其更为广泛的大规模应用。为了减少对于贵金属催化剂的依赖,研究低铂或者无铂是当今的热点。目前,非贵金属催化剂发展迅猛,尤其是过渡金属和碳纳米管的结合表现出优异的电催化活性,但仍然存在很多不足之处。
氧还原反应是燃料电池、金属-空气电池等电化学能量转换设备的关键,其反应过程较复杂,会生成多种中间态含氧物种,如o2-、oh-、ho2-、以及h2o2等。并且在碱性、酸性或者非水的质子惰性电解质中,orr过程都有很大的区别。
在碱性电解质中,氧还原反应包括四个基元反应:
(i)o2 2h2o 4e−→4oh−,e