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

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］

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

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

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