氮掺杂碳纳米管/碳复合材料的制备及其电催化氧还原性能研究

发布时间：2024-02-28 22:09

　　氮掺杂碳纳米复合材料因其独特的结构以及不同材料间的协同效应,使其氧还原反应(ORR)催化活性进一步提高,是燃料电池阴极理想的不含金属(metal-free)催化剂。本论文采用先原位聚合再热解的方法,制备了两种氮掺杂碳纳米管/碳复合催化剂,并研究了该催化剂在碱性电解质中的ORR催化活性。论文主要研究内容如下:(1)氮掺杂碳纳米管/碳复合材料(Ⅰ)的制备及其电催化ORR性能研究。首先通过非共价键修饰方法制备出三聚氰胺修饰的碳纳米管(CNT-MAM),再将其与三聚氰胺和甲醛在DMSO中原位聚合,合成出碳纳米管/聚(三聚氰胺-甲醛)复合物(MCPMF),最后在900oC氮气氛围下热解该复合物制备得到氮掺杂碳纳米管/碳复合催化剂(NCNT-m-900)。利用SEM、XPS、EA等对NCNT-m-900的形态和结构进行了研究,发现碳纳米粒子主要以聚集体形式粘附在CNT表面,氮含量高达10 atom%。采用旋转圆盘电极(RDE)和旋转环盘电极(RRDE)对NCNT-m-900在碱性介质中的ORR催化活性进行了研究,其起始电位约为–0.029V(vs Ag/AgCl),在–0.35 V时,动力学电流密...

【文章页数】：44 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 不含金属（metal-free）的ORR催化剂研究进展
        1.2.1 氮掺杂碳纳米管ORR催化剂
        1.2.2 氮掺杂碳纳米管ORR催化剂催化作用机理
    1.3 氮掺杂碳纳米管/碳复合材料ORR催化剂研究进展
    1.4 氧还原的电化学评估方法
    1.5 论文的选题背景及意义
        1.5.1 研究背景及选题思路
        1.5.2 论文主要研究内容
第2章 氮掺杂碳纳米管/碳复合材料(Ⅰ)的制备及其电催化ORR性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与仪器
        2.2.2 制备碳纳米管/三聚氰胺复合物（CNT-MAM）
        2.2.3 制备碳纳米管/聚(三聚氰胺-甲醛)复合物
        2.2.4 制备氮掺杂碳纳米管/碳复合材料（NCNT-m）
        2.2.5 电极的修饰
        2.2.6 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 CNT-MAM的制备
        2.3.2 FTIR、XRD、比表面积和孔径分布分析
        2.3.3 SEM分析
        2.3.4 元素组成分析
        2.3.5 电化学分析优化合成条件
        2.3.6 电化学性能分析
    2.4 本章小结
第3章 氮掺杂碳纳米管/碳复合材料(Ⅱ)的制备及其电催化ORR性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与仪器
        3.2.2 制备碳纳米管/三聚氰胺复合物（CNT-MAM）
        3.2.3 制备碳纳米管/聚(三聚氰胺-苯甲醛)复合物
        3.2.4 制备氮掺杂碳纳米管/碳复合材料（NCNT-NC）
        3.2.5 电极的修饰
        3.2.6 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 FTIR分析
        3.3.2 电化学分析优化合成条件
        3.3.3 电化学性能分析
    3.4 本章小结
参考文献
总结与展望
致谢
附录A 实验原料及试剂
附录B 分析测试



本文编号：3914051