摘要：目的探索非贵金属作为燃料电池阴极催化剂的氧还原性能。方法采用磁控溅射的方法,在N2/Ar工作气氛中,将Fe溅射到碳纳米管阵列表面,同时将氮掺入样品中,然后在不同温度下退火制备氮掺杂碳纳米管负载氧化铁（Fe_2O_3/N-CNT）的氧还原催化剂。采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对样品的形貌、结构和成分进行分析。通过电化学测试研究样品的氧还原催化性能,并对样品的催化反应动力学进行研究。结果退火温度对样品的形貌和氧还原催化性能具有显著影响,样品的氧还原催化活性随着退火温度的升高先增强后显著下降。其中450℃退火的样品表现出最佳的催化性能,该样品在0.1 mol/L KOH溶液中的起始电位和峰电位分别为0.715 V和0.6 V,电子转移数在3.3~3.6之间。结论 Fe_2O_3/N-CNT具有较好的氧还原催化活性,其中吡啶氮是可能的氧还原催化活性位点。实验中催化剂的制备方法简便且成本低廉,是一种有望替代Pt基贵金属的电催化材料。

关键词：氧还原 磁控溅射 碳纳米管 氧化铁 氮掺杂 

单位：上海理工大学材料科学与工程学院; 上海200093