黑磷复合材料的制备及其电催化性能研究
发布时间：2022-02-12 19:08
燃料电池作为一种直接将化学能转化为电能实现能源高效清洁利用的技术,缓解了化石能源消耗带来的环境污染问题。直接乙醇燃料电池（DEFC）由于燃料来源广泛,能量转化效率高,运输和储存方便安全等优势具有较好的应用前景。研究发现,地球上储量丰富的Pd对乙醇氧化的催化能力高于其他金属,成为DEFC中广泛使用的催化剂。催化剂的活性及稳定性制约了DEFC的发展。催化剂载体材料的种类和表面性能直接影响贵金属催化剂的形貌,分散度以及颗粒大小,与燃料电池的电催化性能密切相关。黑磷作为继石墨烯之后发现的一种新型二维材料,具有较大的比表面积以及较高的电子迁移率,受到了广泛关注与研究。然而,黑磷较差的稳定性阻碍了其在燃料电池领域的应用发展。为了提高催化剂的电催化性能,降低燃料电池贵金属催化剂用量,从而降低催化剂成本,本文从制备较好稳定性的黑磷复合载体方面出发,改进了催化剂的电催化性能,对催化剂进行了形貌,结构,电化学性质等进行了研究。评价合成的复合催化剂的组分及结构对乙醇电氧化（EOR）的活性及稳定性影响,并探讨了在EOR中黑磷与其它材料的关联性。主要那研究内容有以下几个方面:1.通过气相传输（CVT）法制备了黑...
【文章来源】：贵州大学贵州省211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃料电池工作原理图
燃料电池提供了一种提高能源利用率、减少废弃排放的新型发电模式,其自身独特的优势决定了燃料电池在新一轮能源革命中的重要位置。随着燃料电池的商业化进程加快,燃料电池渗透到多个领域:固定式发电领域,军事领域,交通工具领域,便携式移动电源等。如图1-3所示,不同功率大小的燃料电池有基本固定的应用领域。1.2.3 直接乙醇燃料电池
Jusys[17]通过研究Pt/C电催化剂上的乙醇电氧化研究结果表明主产物为乙醛和乙酸,而乙醛和乙酸产物分布主要取决于取决于乙醇的初始的浓度。当乙醇的浓度高于0.5 M时,乙醇电氧化主产物为乙醛;当乙醇浓度小于0.1M,主产物是乙酸。Chen等[18]利用密度泛函理论(DFT)计算表明,*OH和*CH3CO中间产物的结合是决定反应速率的步骤(图1-4)。*CH3CO在中毒中间途径中单独分解为*CO和*CH3,阻断了活性位点,使催化剂的催化性能下降。在易合成的催化剂体系中,生成*OH中间体和高CO耐受性有利于提高EOR催化剂的电催化性能。也就是说,*OH可以促进催化剂活性位点上碳质毒物中间体的氧化,从而提高催化剂的选择性,同时提高催化剂的稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of Graphene Surface Functional Groups on the Mechanical Property of PMMA Microcellular Composite Foams[J]. 李美娟,CHENG Ping,LIU Cheng,沈强,ZHANG Lianmeng. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2019(03)
[2]直接乙醇燃料电池阳极催化剂Pt-CeO2/C的制备与性能表征[J]. 郭瑞华,张捷宇,周国治,安胜利,莫逸杰. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[3]CeO2修饰的Pt/Ni催化剂在碱性溶液中对乙醇电催化氧化性能的增强（英文）[J]. 徐志花,饶丽霞,宋海燕,严朝雄,张利君,杨水彬. 催化学报. 2017(02)
[4]黑磷制备的研究进展[J]. 王波,王倩,郭瑞玲,梅毅,廉培超. 磷肥与复肥. 2016(11)
博士论文
[1]直接液体（乙醇、甲酸）燃料电池电催化剂研究[D]. 刘博.湖南大学 2009
硕士论文
[1]Pt基、Pd基金属纳米晶体的合成表征及电化学性能的研究[D]. 马腾越.贵州大学 2019
[2]氮配位铜、镍配合物的制备及其催化性能研究[D]. 许义梅.上海应用技术大学 2019
[3]三元铂基纳米催化剂的制备及其对乙醇氧化催化行为的研究[D]. 夏清清.西南大学 2017
[4]全钒液流电池电极材料的研究[D]. 刘俊.湖南农业大学 2015
本文编号：3622273
【文章来源】：贵州大学贵州省211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃料电池工作原理图
燃料电池提供了一种提高能源利用率、减少废弃排放的新型发电模式,其自身独特的优势决定了燃料电池在新一轮能源革命中的重要位置。随着燃料电池的商业化进程加快,燃料电池渗透到多个领域:固定式发电领域,军事领域,交通工具领域,便携式移动电源等。如图1-3所示,不同功率大小的燃料电池有基本固定的应用领域。1.2.3 直接乙醇燃料电池
Jusys[17]通过研究Pt/C电催化剂上的乙醇电氧化研究结果表明主产物为乙醛和乙酸,而乙醛和乙酸产物分布主要取决于取决于乙醇的初始的浓度。当乙醇的浓度高于0.5 M时,乙醇电氧化主产物为乙醛;当乙醇浓度小于0.1M,主产物是乙酸。Chen等[18]利用密度泛函理论(DFT)计算表明,*OH和*CH3CO中间产物的结合是决定反应速率的步骤(图1-4)。*CH3CO在中毒中间途径中单独分解为*CO和*CH3,阻断了活性位点,使催化剂的催化性能下降。在易合成的催化剂体系中,生成*OH中间体和高CO耐受性有利于提高EOR催化剂的电催化性能。也就是说,*OH可以促进催化剂活性位点上碳质毒物中间体的氧化,从而提高催化剂的选择性,同时提高催化剂的稳定性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of Graphene Surface Functional Groups on the Mechanical Property of PMMA Microcellular Composite Foams[J]. 李美娟,CHENG Ping,LIU Cheng,沈强,ZHANG Lianmeng. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2019(03)
[2]直接乙醇燃料电池阳极催化剂Pt-CeO2/C的制备与性能表征[J]. 郭瑞华,张捷宇,周国治,安胜利,莫逸杰. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[3]CeO2修饰的Pt/Ni催化剂在碱性溶液中对乙醇电催化氧化性能的增强（英文）[J]. 徐志花,饶丽霞,宋海燕,严朝雄,张利君,杨水彬. 催化学报. 2017(02)
[4]黑磷制备的研究进展[J]. 王波,王倩,郭瑞玲,梅毅,廉培超. 磷肥与复肥. 2016(11)
博士论文
[1]直接液体（乙醇、甲酸）燃料电池电催化剂研究[D]. 刘博.湖南大学 2009
硕士论文
[1]Pt基、Pd基金属纳米晶体的合成表征及电化学性能的研究[D]. 马腾越.贵州大学 2019
[2]氮配位铜、镍配合物的制备及其催化性能研究[D]. 许义梅.上海应用技术大学 2019
[3]三元铂基纳米催化剂的制备及其对乙醇氧化催化行为的研究[D]. 夏清清.西南大学 2017
[4]全钒液流电池电极材料的研究[D]. 刘俊.湖南农业大学 2015
本文编号：3622273
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