Fe-N/C氧还原电催化剂的设计制备及性能研究

发布时间：2020-12-30 12:56

　　电化学氧还原反应在燃料电池和金属-空气电池等可再生能源储存和转换系统中扮演着重要作用。缓慢的氧还原反应动力学需要催化剂。到目前为止,铂贵金属是活性最高的氧还原催化剂。然而,昂贵的价格,对甲醇和CO敏感和稳定性差阻碍其大规模广泛应用。为突破这个瓶颈,很多研究工作致力于探索具有高活性和稳定性的非贵金属催化剂。在已发现的不含贵金属的催化剂中,过渡金属和氮掺杂的碳材料（M-N/C）被认为是特别有前途的氧还原催化剂,因为它们的元素丰度高、低成本、低环境影响和较高的活性。本论文主要主要是针对铁和氮共掺杂碳材料的设计、合成和性能进行了深入研究。本论文具体内容如下:选择两端含吡啶氮的有机分子btcpb作为配体与铁（Ⅱ）配位,形成类似配位聚合物的配合物,在不需要外加碳载体的情况下,煅烧得到自支撑Fe-N/C催化剂。结果表明,700℃煅烧的催化剂（Fe-N/C-700）活性最好。碱性条件下,半波电势840 mV,高于商业铂-碳催化剂;酸性条件下,起始电位和半波电位均可比与商业Pt/C催化剂。同时,该催化剂在碱性和酸性溶液中都显示了优异的循环稳定性和良好的甲醇耐受性能。除此之外,该材料充当锌-空电池的空气阴... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氧还原反应
        1.2.1 氧还原反应机理
        1.2.2 氧还原催化剂选择
    1.3 贵金属氧还原催化剂
        1.3.1 铂族贵金属氧还原催化剂
        1.3.2 非铂贵金属氧还原催化剂
    1.4 非贵金属氧还原催化剂
        1.4.1 过渡金属氧化物
        1.4.2 过渡金属硫族化物
        1.4.3 过渡金属碳化物
        1.4.4 非金属碳基材料
        1.4.5 过渡金属和氮共掺杂的碳材料
    1.5 本论文的选题依据和研究内容
    参考文献
第2章 自支撑Fe-N/C纳米片合成及电催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂材料
        2.2.2 Fe-N/C催化剂制备
        2.2.3 材料表征
        2.2.4 电化学性能测试
        2.2.5 锌-空气电池性能测试
    2.3 结果与讨论
    2.4 结论
    参考文献
第3章 Fe3C/Fe-N/C复合物的合成及氧还原性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂材料
        3.2.2 Fe-Phen-N催化剂制备
        3.2.3 材料表征
        3.2.4 电化学性能测试
        3.2.5 锌-空气电池性能测试
    3.3 结果与讨论
    3.4 结论
    参考文献
第4章 Fe-N/C电催化剂的合成及其在锌空气电池中的应用研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂材料
        4.2.2 Fe-tpphz前驱体制备
        4.2.3 Fe-N/C催化剂制备
        4.2.4 材料表征
        4.2.5 电化学性能测试
        4.2.6 锌-空气电池性能测试
    4.3 结果与讨论
    4.4 结论
    参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料（英文）[J]. 田春霞,杨军帅,李丽,张小华,陈金华.  物理化学学报. 2016(06)
[2]氮掺杂石墨烯的制备及其对氧还原反应的电催化性能[J]. 彭三,郭慧林,亢晓峰.  物理化学学报. 2014(09)



本文编号：2947679