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异原子掺杂类石墨烯基功能材料的构筑及其电催化性能研究

发布时间:2024-04-02 03:31
  本论文针对能源转换中重要的氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)所存在的诸如动力学迟缓、成本高、丰度低及稳定性差等问题,设计制备了一系列异原子掺杂的类石墨烯基功能纳米材料,探究了不同异原子掺杂调控电化学性质、引入电催化活性位点的原理方法,并揭示其影响电催化反应的机理,主要研究内容如下:1、利用高温煅烧法制备了铁酸钴/氧掺杂氮化碳(CoFe204/O-C3N4)二元纳米复合材料。结果表明,O-C3N4纳米片载体的存在,有效地减小了 CoFe2O4纳米粒子的粒径,同时改善了其分散性;OER性能对比研究发现,在电流密度达到10 mA/cm2 时,优化条件所得的 CoFe2O4/O-C3N4-40 的过电位比 CoFe204/g-C3N4和CoFe204分别降低了 61和131 mV,且其导电性和长期稳定性也得到了很大的提升,这是由于均匀分散在O-C3N4纳米片上的CoFe204纳米粒子会暴露更多的活性位点,CoFe204和O-C3N4可能存在协同作用,加速了电子的传递速率,从而提高催化性能。2、利用高温煅烧法制备了钴氧化合物/氮杂石墨烯/石墨相氮化碳(CoOx/NG/g-C3N4)三元纳米...

【文章页数】:79 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

图1.1化石燃料的用途

图1.1化石燃料的用途

能源是人类赖以生存和发展的基础,极大地推动世界经济与社会的发展。但??是,经济的高速发展导致能源消耗量不断攀升,虽然传统的煤炭、石油、天然气??等化石能源在农业、工业、生活中处处可见(图1.1),但因其不可再生性而显得??日益稀缺,同时其燃烧产生的S02、C〇2等引发了严重的环境....


图1.2碱性电解槽工作示意图[15]

图1.2碱性电解槽工作示意图[15]

水技术??技术已有100多年的发展历史,其总反应式为:2H20?—取氢气最可行且环保的方式[14]。电解水技术对设备的要求不艺流程,制得的氢气纯度较为理想,麗对环境造成的污染较见的碱性电解槽的工作示意图[15],该装置由两个用气密隔解液通常是为高浓度的KOH溶液,一般的操作温度为....


图1.3碱性氢氧燃料电池工作原理示意图

图1.3碱性氢氧燃料电池工作原理示意图

免氧化剂和燃料的直接接触弁起到传导离子的作用。相比于其它燃料电池,碱性??燃料电池由于其启动快、供电效率高和腐蚀性弱等优点引起研宄者的广泛兴趣。??图1.3为碱性氢氧燃料电池工作原理的示意图,其电极反应式如下:??阳极:2H2?+?40H-?—?4H20?+?4e—??阴极:〇2....


图1.4金属-空气电池的工作原理示意图

图1.4金属-空气电池的工作原理示意图

免氧化剂和燃料的直接接触弁起到传导离子的作用。相比于其它燃料电池,碱性??燃料电池由于其启动快、供电效率高和腐蚀性弱等优点引起研宄者的广泛兴趣。??图1.3为碱性氢氧燃料电池工作原理的示意图,其电极反应式如下:??阳极:2H2?+?40H-?—?4H20?+?4e—??阴极:〇2....



本文编号:3945747

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