共面双核金属卟啉作为燃料电池高效氧还原电催化剂的合成及性能研究

共面双核金属卟啉对氧气的4电子还原能力近年来引起了广泛的关注，但其作为燃料电池电催化剂的研究却鲜有报导。本项目拟合成系列新型共面双核金属卟啉作为燃料电池的高效氧还原电催化剂,研究其高效4电子催化分子氧还原的机理、活性中心结构与双卟啉空间构象之间关系，提供新途径以解决目前燃料电池非贵金属电催化剂面临的难题：催化分子氧还原主要进行2电子反应，产物为易破坏催化剂结构的过氧化氢，导致催化活性低，稳定性不佳。研究内容包括：系列新型金属双卟啉(连接方式为离子对、柔性共价键及刚性共轭键)的合成；碳载电催化剂的制备；半电池及全电池电化学性能的测试；双卟啉空间构象的量化计算；催化机理及活性中心的研究。重点考察双卟啉中金属活性中心的协同效应及配位环境对分子氧-双卟啉之间吸附、活化及O-O键断裂的影响，分析活性中心结构，探讨催化氧还原机理。将对寻找高效非贵金属电催化剂，推动燃料电池的发展和产业化有重大意义。