氮掺杂多孔碳材料：致孔剂调控合成及氧还原性能研究

发布时间：2021-01-26 00:43

　　中国作为世界上最大的能源消耗国,当前面临的严峻问题之一是资源枯竭。此外传统能源（石油、煤炭等）的消耗引发了严重的环境污染和破坏。燃料电池是清洁、高效的能量转换装置,其理论能量转化效率达83%,燃料来源广泛,自问世（1880s）以来就受到科研工作者的广泛关注,以期降低人类对化石能源的依赖。燃料电池阴极的氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction,ORR）动力学比阳极氢气氧化反应动力学慢五个数量级,需要催化活性强劲的ORR催化剂。目前Pt基材料是最高效的ORR催化剂,可降低ORR的超电势,催化氧气以高效的4电子途径发生还原。但是仍存在以下问题:1)金属Pt储量稀少,Pt基催化剂成本高昂,占燃料电池成本的49%;2)Pt基催化剂易受燃料中微量CO的毒害而降低活性,严重削弱燃料电池的工作效率;3)Pt基催化剂催化选择性差,易受甲醇干扰,降低电池的使用寿命;4)Pt基催化剂活性易衰减,耐用性差。因此,必须寻求廉价、高效、稳定性和选择性好的材料来代替Pt/C作为ORR催化剂。杂原子掺杂多孔碳材料因其孔结构发达,比表面积大,活性位点丰富,机械性能、结构可控性和表面修饰性强,导电性... 

【文章来源】：河南师范大学河南省

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

以甲醇或氢气为燃料的典型燃料电池示意图

功能碳材料ORR催化性能的影响要素[16]

6图1-3 外模板（用正方形表示的模板）和内模板（用三角形表示的模板）的示意图[23]硬模板法可较好控制碳材料的形貌和孔径，但是制备过程复杂，不仅需要提前制备所需模板，耗时费力，而且需移除模板材料，又增加原料消耗。而软模板在热解过程中可以完全分解，不需要额外酸碱处理移除模板，是简单有效低的造孔方式[32-33]。2004年，Dai等人以间苯二酚-甲醛树脂和聚苯乙烯-4-乙烯基吡啶嵌断共聚物为前驱体，经自组装、溶剂诱导、原位聚合作用和高温热解过程制得有序多孔碳膜，在碳化过程中，间苯二酚-甲醛树脂转化为高度有序的多孔碳膜，同时伴随着聚苯乙烯-4-乙烯基吡啶嵌断共聚物模板分解为气体[34]。Zhou等人以离子液体[Phne][HSO4]为前驱体


本文编号：3000179