燃料电池(Fuel Cells,FC)作为一种使用化学能直接转化为电能的装置,具有高效率、对环境友好等优点,已受到广大科研工作者的关注。目前,燃料电池阴极氧还原(ORR)催化剂还是以价格昂贵、储量稀少的贵金属铂为主,因此以非贵金属基ORR催化剂替代它们具有重要意义。金属氮修饰碳催化剂由于具有较高的ORR活性和成本效益,被认为是最有前途的替代材料。本文采用介孔二氧化硅SBA-15作为模板,以金属盐溶液(FeCl3和K3[Fe(CN)6]混合溶液)浸渍SBA-15,通过乙腈CVD法制备铁基氮掺杂模板碳(Fe-N-C),通过溶剂热法使聚酞菁钴进一步与制备的铁基氮掺杂模板碳复合,制备具有良好ORR催化活性的双金属氮掺杂复合多孔碳(Fe-Co-N-C)催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、物理吸附(BET)、X射线光电子能谱衍射等表征方法,分析复合物的形貌结构及表面元素组成等。同时利用电化学分析技术,如循环伏安法(CV)、线性伏安扫描法(LSV)等对催化剂电化学性能探究,具体如下:(1)通过金属盐溶液FeCl3和K3[Fe(CN)6]混合溶液浸渍SBA-15,采用乙腈CVD法制备出模板碳,使用聚合物聚酞菁与模板碳用溶剂热的方式进行复合,制备双金属氮掺杂复合多孔碳催化剂(Fe-Co-N-C)。SEM、XRD结果表明Fe-Co-N-C能够复制原模板SBA-15有序介孔结构。XPS分析表明材料中含氮官能团以吡啶氮、吡咯氮、石墨氮为主。BET测试结果表明Fe-Co-N-C-4h-900样品的比表面积和孔容分别为307.70 m2·g-1和1.12 cm3·g-1,材料中具有的复合多孔结构,其中有序介孔孔道有利于物质和电子传输。(2)在碱性介质中,Fe-Co-N-C-4h-900催化剂具有最高的ORR催化活性。具体表现在极限电流密度(JL=-4.6 mA·cm-2)、起始电位(Eonset=+0.19 V)以及半波电位(E1/2=-0.14 V),并且在-0.5V下的电子转移数n=3.97,反映出Fe-Co-N-C-4h-900的电子转移数接近4,按照四电子转移路径进行;计时电流和循环稳定测试结果表明Fe-Co-N-C-4h-900电催化剂具有较好的稳定性,这主要归因于材料中的双金属及大量吡啶氮催化活性位点,以及与材料中复合多孔结构和有序介孔的协同作用。