【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非贵金属催化剂，具体涉及一种用于判断金属-氮-碳催化剂氧还原反应活性的实验描述符。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池(pemfc)已被指定为最有前途的可再生能源储存与转换装置之一。由于用于pemfc阴极的贵金属氧还原反应(orr)催化剂中铂储量低、成本高昂，极大地阻碍了pemfc的大规模商业化。目前，过渡金属、氮掺杂的碳材料(m-n-c)展现了优异的氧还原催化性能，被视为最有潜力的铂催化剂的替代者。因此，开发成本低廉、高性能的过渡金属-氮-碳催化剂对于pemfc的大规模应用至关重要。许多研究小组通过热解大环mnx配合物或金属盐、含n有机分子、炭黑等的混合物来制备热解型m-n-c催化剂。目前，虽然一些m-n-c催化剂，如fe-n-c在旋转圆盘电极上表现出高活性，但绝大多数催化剂缺乏用于燃料电池所需的长期稳定性。
2、由于m-n-c催化剂的结构复杂，影响m-n-c的orr活性的因素多样，如何找到准确描述其orr活性的描述符是一大难题。目前所开发的描述符的工作大都集中在金属中心上，建立orr动力学速率与其他参数(包括d带中心、金属位点的氧化还原电位、金属位点与反应中间体的吸附能和自旋态)之间的经验和理论相关性。如文献j.am.chem.soc.,2019,141,6254-6262中，通过在催化剂中引入不同吸电子/供电子特性的官能团，调控fe-n4位点的d带中心，从而优化催化活性。文献acs catal.,2019,9,9359-9371分析fe位点的自旋态，将位于顶表面的fenx归为orr活性的贡献者。文献
3、由于碳平面是活性位点的一个组成部分，而不仅仅是一个导电的高表面积的载体，因此需要考虑碳的表面化学对氧还原活性的影响。在碳材料中，离域的π电子赋予碳载体供电子/吸电子能力。因此，在本专利技术中，我们采用碳的性质作为m-n-c的氧还原活性描述符。在本专利技术中，我们提出了采用x射线光电子能谱(xps)中反卷积的c1s谱中的石墨碳的半峰宽(fwhm)作为m-n-c的orr活性的实验描述符。更进一步地，选用催化剂中石墨碳的fwhm相对于石墨烯的fwhm的变化率δd作为实验描述符。本专利技术有助于更快速且详尽地理解催化剂的构效关系，从而指导高效m-n-c催化剂的理性设计。
技术实现思路
1、针对现有技术中的金属-氮-碳的氧还原活性描述符主要基于理论计算或者高端表征仪器，不适合用于催化剂的快速评价，也无法直接有效指导催化剂的合成问题，本专利技术提供一种用于判断m-n-c催化剂氧还原反应活性的实验描述符，有助于快速详尽地理解催化剂的构效关系，从而指导高效催化剂的理性设计。
2、本专利技术的目的是以下述方式实现的：
3、一种用于判断金属-氮-碳催化剂氧还原反应活性的实验描述符，所述实验描述符为c1s中石墨碳的半峰宽(fwhm)的变化率δd，其中，c 1s fwhm的变化率δd定义如下：δd＝(fwhmm-n-cc1s-fwhmcc1s)/fwhmcc1s，式中，fwhmm-n-cc1s表示m-n-c催化剂中石墨碳的fwhm，fwhmcc1s表示碳载体中石墨碳的fwhm，所有fwhm均由xps中反卷积的c1s谱中的石墨碳得到。
4、金属-氮-碳催化剂的氧还原反应活性与石墨碳fwhm的变化率δd的线性相关。
5、相对于现有技术，本专利技术公开的一种用于判断金属-氮-碳催化剂氧还原反应活性的实验描述符，使用xps测得石墨碳的fwhm，经简单计算，得出石墨碳fwhm的变化率δd，表示碳的无序度，从而有助于快速详尽地理解催化剂的构效关系，从而指导高效催化剂的理性设计。
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1.一种用于判断金属-氮-碳催化剂氧还原反应活性的实验描述符，其特征在于：所述实验描述符为C1s中石墨碳的半峰宽(FWHM)的变化率ΔD，C 1s FWHM的变化率ΔD＝(FWHMM-N-CC1s-FWHMCC1s)/FWHMCC1s，其中，FWHMM-N-CC1s表示金属-氮-碳催化剂中石墨碳的FWHM，FWHMCC1s表示碳载体中石墨碳的FWHM，所有FWHM均由X射线光电子能谱(XPS)中反卷积的C1s谱中的石墨碳得到。
2.根据权利要求1所述一种用于判断金属-氮-碳催化剂氧还原反应活性的实验描述符，其特征在于：金属-氮-碳催化剂的氧还原反应活性与石墨碳FWHM的变化率ΔD呈线性相关。
【技术特征摘要】
1.一种用于判断金属-氮-碳催化剂氧还原反应活性的实验描述符，其特征在于：所述实验描述符为c1s中石墨碳的半峰宽(fwhm)的变化率δd，c 1s fwhm的变化率δd＝(fwhmm-n-cc1s-fwhmcc1s)/fwhmcc1s，其中，fwhmm-n-cc1s表示金属-氮-碳催化剂中石墨碳的fwhm...
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