金属纳米粒子/石墨烯复合催化剂的组装及其在电催化方面的应用

发布时间：2024-04-08 19:09

　　燃料电池是一种能够将化学能直接转变成为电能的能量转换装置。它具有燃料来源广、能量转换效率高、清洁环保、适用范围广等优点,对于解决当今世界面临的能源危机和环境污染这两大难题具有十分重要的意义,目前受到了国内外科研工作者的广泛关注。迄今为止,铂是燃料电池应用最为广泛的阳极催化剂,但是铂储量少、价格昂贵并且易受到中间产物的毒化严重阻碍了燃料电池的商业化进程。因此,降低铂的用量、提高催化剂的催化性能一直是燃料电池研究的热点。研究表明催化剂载体在降低催化剂的用量、提高催化剂的催化性能方面起着非常重要的作用。石墨烯具有大的比表面积、良好的导电性和热力学/化学稳定性,被认为是燃料电池理想的催化剂载体。本文以石墨烯作为载体,采用化学和电化学方法制备了一系列金属/石墨烯复合催化剂,详细研究了复合催化剂对甲醇和乙醇的电催化性能。研究内容主要有以下五个方面:(1)采用乙醇作为还原剂,一步同时还原H2PtCl6,HAuCl4,RuCl3和氧化石墨烯(GO),制备了PtAuRu/RGO催化剂。所制备的PtAuRu/RGO催化剂通过XRD、EDX、TEM、Raman和XPS进行了表征。电化学测试结果表明PtAuR...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池简介
        1.2.1 燃料电池的基本工作原理
        1.2.2 燃料电池的类型
        1.2.3 燃料电池的特点
    1.3 燃料电池催化剂的研究
        1.3.1 Pt基双金属催化剂
        1.3.2 Pt基多金属催化剂
        1.3.3 非Pt基催化剂
    1.4 燃料电池催化剂载体
        1.4.1 碳黑
        1.4.2 碳纳米管
        1.4.3 石墨烯
    1.5 选题意义、主要研究内容及创新点
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 主要研究内容
        1.5.3 创新点
    参考文献
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 试剂和材料
        2.1.2 仪器
    2.2 催化剂的物理表征
        2.2.1 扫描电镜 (SEM)
        2.2.2 X-射线能谱仪 (EDX)
        2.2.3 透射电镜 (TEM)
        2.2.4 X-射线衍射 (XRD)
        2.2.5 拉曼光谱 (Raman)
        2.2.6 红外光谱 (FT-IR)
        2.2.7 紫外可见吸收光谱 (UV-VIS)
        2.2.8 X-射线光电子能谱 (XPS)
    2.3 催化剂的电化学性能测试
        2.3.1 循环伏安法 (Cyclic Voltammetry)
        2.3.2 计时电流法 (Chronoamperometry)
        2.3.3 计时电位法 (Chronopotentiometry)
        2.3.4 CO溶出伏安法 (CO Stripping Voltammetry)
        2.3.5 交流阻抗法 (AC Impedance)
第三章 PtAuRu/RGO复合材料的制备及其对甲醇的电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与仪器
        3.2.2 PtAuRu/RGO催化剂的制备
    3.3 结果和讨论
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 PtPd/RGO复合材料的制备及其对乙醇的电催化
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与仪器
        4.2.2 PtPd/RGO/GC催化剂的制备
    4.3 结果和讨论
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 聚邻甲氧基苯胺修饰的石墨烯复合材料的制备及负载PtNi纳米粒子对甲醇的电催化氧化
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试剂与仪器
        5.2.2 电极的制备
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 聚多巴胺修饰的石墨烯负载PtAu纳米粒子对甲醇的电催化氧化
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 试剂与仪器
        6.2.2 GO的制备
        6.2.3 PtAu/PDA-RGO的制备
        6.2.4 PtAu/PDA-RGO复合催化剂的表征
        6.2.5 电化学测试
    6.3 结果与讨论
    6.4 本章小结
    参考文献
第七章 己二胺功能化的石墨烯负载高分散Pd纳米粒子的制备及对乙醇的电催化性能
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 试剂与仪器
        7.2.2 1,6-己二胺功能化的氧化石墨烯(GO)的制备
        7.2.3 Pd/HD-RGO催化剂的制备
        7.2.4 催化剂的电化学测试
    7.3 结果与讨论
    7.4 本章小结
    参考文献
第八章 论文工作总结与展望
    8.1 主要结论
    8.2 研究展望
攻读博士学位期间发表的论文
    国内外核心学术刊物上发表的论文
    国内国际学术会议上发表的论文或摘要
致谢



本文编号：3948674