| Résumé | Le présent article fait état de la synthèse d’un catalyseur binaire sur carbone, soit le FeCo–N/C, en utilisant comme ligand la tripyridyl-triazine (TPTZ). Le complexe FeCo–TPTZ a ensuite subi un traitement thermique à diverses températures (600, 700, 800 et 900 ◦C) pour optimiser son activité d’oxydoréduction (ORR). On a constaté que le catalyseur FeCo–N/C produit une activité maximale d’ORR dans le cas du traitement thermique à 700 ◦C. Les techniques de diffraction des rayons X, de spectroscopie des rayons X par dispersion d’énergie, de microscopie électronique à transmission, de spectroscopie XPS et de voltampérométrie cyclique ont permis de caractériser les changements de structure de ces catalyseurs après le traitement thermique, la charge de métal totale, le rapport molaire FE/Co du catalyseur, les structures possibles des sites actifs de la surface, ainsi que l’activité électrochimique. L’analyse par spectroscopie XPS montre la présence de Co–Nx, de Fe–Nx et de C–N à la surface des particules de catalyseur. Pour évaluer l’activité d’ORR du catalyseur, on a effectué des analyses quantitatives au moyen de la technique de l’électrode à disque tournant et de celle de l’électrode à disque tournant et anneau, ce qui a permis d’obtenir plusieurs paramètres cinétiques, dont le nombre de transferts d’électrons global, le coefficient de transfert d’électrons dans l’étape cinétiquement limitante (RDS pour rate determining step), la constante de vitesse de transfert d’électrons dans la RDS, la densité de courant d’échange et le pourcentage molaire de H2O2 produit par l’ORR catalysée. Le nombre de transferts d’électrons global pour l’ORR catalysée est d’environ 3,88 et la production de H2O2 est inférieure à 10 %, ce qui suppose que l’ORR catalysée par le catalyseur FeCo–N/C est dominée par une voie de transfert de 4 électrons qui produit du H2O. On a également vérifié la stabilité du catalyseur binaire FeCo–N/C en utilisant, comme références, les catalyseurs Fe–N/C et Co–N/C séparément. D’après les résultats expérimentaux obtenus, il est clair que le catalyseur binaire FeCo–N/C accroît l’activité et la stabilité de l’ORR. Compte tenu des résultats expérimentaux, on propose et examine un mécanisme possible de performance accrue de l’ORR en utilisant le catalyseur binaire FeCo–N/C. |
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