随着经济和科技的高速发展，世界范围内能源枯竭问题和环境污染问题日趋严峻，燃料电池、金属-空气电池等环境友好、能量利用率高的新型能量转换装置成为当前最重要的研究热点之一。在这些装置中，阴极的氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction，ORR)在常温下动力学过程非常缓慢，需要使用大量有效的催化剂以保证电池的正常运行，因此，研究开发合适的ORR催化剂对于推动燃料电池的商用进程，减轻对不可再生化石能源的依赖具有重要意义。

　　经过多年的研究，尽管人们已经开发出非金属杂原子掺杂碳材料[1-3]、过渡金属氮碳类材料[4-6]及碳负载无机纳米颗粒[7-8]等各种非贵金属ORR催化剂，但是这些催化剂稳定性欠佳，或者对应的单池性能常常不能令人满意。相比之下，由贵金属铂(Pt)衍生的Pt/C催化剂是目前公认最好的ORR催化剂之一，也是唯一实现商业化应用的ORR催化剂。因此，对于Pt/C催化剂的研究仍有重要的现实意义，特别是考虑到贵金属Pt高昂的价格，在改善Pt/C催化剂活性的基础上，降低其生产成本，简化生产过程，是Pt/C催化剂的一个重要研究方向[9-10]。溶剂热助多元醇还原法是一种较为理想的制备碳载铂基催化剂的方法。溶剂热还原法制备工艺操作简单、反应快速、耗能较少、成本低廉，易于实现大批量投入生产;多元醇作为还原剂和分散剂，能够保证所制得的催化剂具有较好的分散性[11]。

　　1 实验部分

　　2 结果与讨论

　　3 结语

　　本实验通过溶剂热助乙二醇还原法制备了质量分数约为20 wt.%的Pt/C催化剂。物化表征结果表明，所制备的Pt/C催化剂分散均匀，表现出优于商业化Pt/C的电催化ORR活性。同时，不论是溶剂热法Pt/C还是商业化Pt/C催化剂，稳定性都有提升空间。本综合性研究实验需要使用XRD，TEM和TG等仪器设备，掌握常见电化学测试的原理和方法，综合运用材料制备及其结构和电化学性能表征等方面的知识，可深化学生对材料微观结构的认识，巩固理论课所学材料学和电化学方面的知识，有效培养学生实验操作能力和独立科研的思维，为其进一步学习深造打下良好的基础。

　　参考文献

　　[1] You B, Kang F, Yin P, et al. Hydrogel-derived heteroatom-doped porous carbon networks for super capacitor and electro catalytic oxygen reduction[J]. Carbon, 2016,103:9-15.

　　[2] Lin H, Chen D, Lu C, et al. Rational synthesis of N/S-doped porous carbons as high efficient electrocatalysts for oxygen reduction reaction and Zn-Air batteries[J]. ElectrochemicalActa, 2018, 266: 17-26.

　　[3] Xue X X, Tang L M, Chen K, et al. Bifunctional mechanism of N,P co-doped graphene for catalyzing oxygen reduction and evolution reactions[J]. The Journal of chemical physics, 2019,150(10):104701.

　　[4] Jasinski R. A new fuel cell cathode catalyst[J]. Nature, 1964,201:1212-1213.

　　[5] Liu K, Qiao Z, Hwang S, et al. Mn-and N-doped carbon as promising catalysts for oxygen reduction reaction: Theoretical prediction and experimental validation[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2019,243:195-203.

　　[6] 李赏,李沛,赵伟,等.石墨烯负载Fe-N/C复合型氧还原催化剂[J].高等学校化学学报,2015,36(9):1737-1742.

　　[7] Hu Y, Jensen J O, Zhang W, et al. Hollow spheres of iron carbide nanoparticles encased in graphitic layers as oxygen reduction catalysts[J]. AngewandteChemie International Edition, 2014,53(14):3675-3679.

　　[8] Li B, Ge X, Goh F W T, et al. Co3O4 nanoparticles decorated carbon nanofiber mat as binder-free air-cathode for high performance rechargeable zinc-air batteries[J]. Nanoscale, 2015,7(5):1830-1838.

　　[9] 王喜照, 郑俊生, 符蓉,等. 脉冲微波辅助化学还原合成Pt/C催化剂及其电催化氧还原性能[J]. 物理化学学报,2011,27(1):85-90.

　　[10] Song S, Wang Y, Shen P K. Pulse-microwave assisted polyol synthesis of highly dispersed high loading Pt/C electrocatalyst for oxygen reduction reaction[J]. Journal of Power Sources, 2007,170(1):46-49.

　　[11] 吴锋,刘延红,吴川.乙二醇稳定的Pt/C催化剂的制备与表征[J].过程工程学报,2009,9(6):1198-1203.

　　[12] Wu M, Wang K, Yi M, et al. A facile activation strategy for an MOF-derived metal-free oxygen reduction reaction catalyst: direct access to optimized pore structure and nitrogen species[J]. ACS Catalysis, 2017,7(9):6082-6088.

　　[13] 吕江维,曲有鹏,田家宇,等.循环伏安法测定电极电催化活性的实验设计[J].实验室研究与探索,2015,34(11):30-33.

　　[14] 郑丹,赵欣,陶伟,等.纳米Pt/C的制备及其对H2O2的电催化还原研究:介绍一个研究型综合化学实验[J].广州化工,2013,41(17):195-197.

　　[15] Yi M, Hua Y, Wang K, et al. Enhancement of oxygen reduction reaction performance: The characteristic role of Fe-N coordinations[J]. ElectrochimicaActa, 2018, 260: 264-273.

宋树芹1 王毅2 王昆1　1.中山大学材料科学与工程学院 2.中山大学化学工程与技术学院