基于金属卟啉有机多孔聚合物的非贵金属氧还原催化剂的合成与性能研究
发布时间：2021-01-01 20:38
燃料电池作为一种新型能量转换和存储装置,因具有高效、清洁的优点而受到各界研究者的广泛关注。然而,阴极氧还原反应（ORR）缓慢的动力学严重影响着燃料电池效率,开发高效的氧还原催化剂是亟待解决的一个问题。铂基催化剂已被证明是目前氧还原催化性能最佳的一类催化剂,但铂金属资源稀缺、成本高昂,且应用于甲醇类燃料电池时易受甲醇毒化,降低氧还原催化性能,制约着铂基催化剂的大规模生产。所以,开发价格低廉、具有强稳定性及抗甲醇毒化能力的可代替贵金属铂的非贵金属氧还原催化剂,是促进燃料电池商业化发展的有效途径。由有机多孔聚合物（POPs）衍生出的金属氮掺杂的碳材料是目前最具潜力的铂基贵金属电催化剂代替品。POPs具有较大的比表面积和孔隙率比表面积、较高的化学稳定性和热稳定性、结构可调节等优点,而且高温热解所制备的金属氮掺杂碳材料仍能保持前驱体的多孔结构,所制备的催化剂活性位点一般均匀分布于碳层表面。本文以Fe-POPs、Co-POPs或Fe/Zn-POPs聚合物作为催化前驱体,在惰性气体氛围中高温煅烧制备出金属氮掺杂的碳催化材料,再通过各项物理表征手段,确定氧还原催化剂的结构及活性位点,采用电化学测试方法...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卟吩、四苯基卟啉及金属卟啉结构式Figure1-1Porphin,tetraphenylporphyrinandmetalloporphyrin
图 1-2 Adler-Longo 法合成四苯基卟啉igure 1-2 Synthesis of tetraphenylporphyrin byAdler-Longo methoddsey 等人[40]提出不同于 Adler 的合成原理：在酸溶液的生成四苯基卟啉原环状化合物，随后再氧化为四苯基卟成方法为：在氮气氛围下，等摩尔苯甲醛与吡咯作反应-乙醚或三氟乙酸作催化剂，室温下反应生成原卟啉（Pro-二氯-5,6-二氰对苯醌（DDQ）或四氯苯醌（TCQ）一起标产物四苯基卟啉。这种制备方法条件温和，得到的产较高，除此之外，像一些位阻较大或者对酸较敏感的芳应的卟啉化合物。但这种合成手段缺点也存在很多，比，不利于大规模合成，且整个反应系统需要保证无水无步骤繁琐、时间较长。
Figure 1-2 Synthesis of tetraphenylporphyrin byAdler-Longo method..1.2 Lindsey 法1987 年，Lindsey 等人[40]提出不同于 Adler 的合成原理：在酸溶液的催化下，让与吡咯可逆地生成四苯基卟啉原环状化合物，随后再氧化为四苯基卟啉（如图）。他们的合成方法为：在氮气氛围下，等摩尔苯甲醛与吡咯作反应原料、CH应溶剂、BF3-乙醚或三氟乙酸作催化剂，室温下反应生成原卟啉（Protoporphyri与氧化剂 1,2-二氯-5,6-二氰对苯醌（DDQ）或四氯苯醌（TCQ）一起加热回流卟啉氧化为目标产物四苯基卟啉。这种制备方法条件温和，得到的产率（30~40标产物的纯度较高，除此之外，像一些位阻较大或者对酸较敏感的芳香醛也可方法合成相对应的卟啉化合物。但这种合成手段缺点也存在很多，比如只能在的溶液中进行，不利于大规模合成，且整个反应系统需要保证无水无氧，操作常严格，反应步骤繁琐、时间较长。
【参考文献】：
期刊论文
[1]卟啉及金属卟啉化合物的合成及应用研究进展[J]. 杨建东,王都留. 首都师范大学学报(自然科学版). 2012(04)
[2]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
[3]四苯基卟啉的微波诱导合成研究[J]. 胡希明,梅治乾,刘海洋,黄仲涛,王乐夫. 华南理工大学学报(自然科学版). 1999(10)
[4]四苯基卟啉的催化合成和微波合成研究[J]. 刘云,徐同宽,肖德宝,张军,孙玉娥. 北京轻工业学院学报. 1998(04)
[5]取代四苯基卟啉的催化合成[J]. 雷裕武,郭灿城,曾德璋. 化学试剂. 1994(02)
博士论文
[1]电动汽车燃料电池系统性能与优化设计研究[D]. 丁舟波.湖南大学 2014
[2]碳基纳米复合结构非贵金属氧电极反应双功能催化剂[D]. 张世明.武汉大学 2014
本文编号：2951958
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卟吩、四苯基卟啉及金属卟啉结构式Figure1-1Porphin,tetraphenylporphyrinandmetalloporphyrin
图 1-2 Adler-Longo 法合成四苯基卟啉igure 1-2 Synthesis of tetraphenylporphyrin byAdler-Longo methoddsey 等人[40]提出不同于 Adler 的合成原理：在酸溶液的生成四苯基卟啉原环状化合物，随后再氧化为四苯基卟成方法为：在氮气氛围下，等摩尔苯甲醛与吡咯作反应-乙醚或三氟乙酸作催化剂，室温下反应生成原卟啉（Pro-二氯-5,6-二氰对苯醌（DDQ）或四氯苯醌（TCQ）一起标产物四苯基卟啉。这种制备方法条件温和，得到的产较高，除此之外，像一些位阻较大或者对酸较敏感的芳应的卟啉化合物。但这种合成手段缺点也存在很多，比，不利于大规模合成，且整个反应系统需要保证无水无步骤繁琐、时间较长。
Figure 1-2 Synthesis of tetraphenylporphyrin byAdler-Longo method..1.2 Lindsey 法1987 年，Lindsey 等人[40]提出不同于 Adler 的合成原理：在酸溶液的催化下，让与吡咯可逆地生成四苯基卟啉原环状化合物，随后再氧化为四苯基卟啉（如图）。他们的合成方法为：在氮气氛围下，等摩尔苯甲醛与吡咯作反应原料、CH应溶剂、BF3-乙醚或三氟乙酸作催化剂，室温下反应生成原卟啉（Protoporphyri与氧化剂 1,2-二氯-5,6-二氰对苯醌（DDQ）或四氯苯醌（TCQ）一起加热回流卟啉氧化为目标产物四苯基卟啉。这种制备方法条件温和，得到的产率（30~40标产物的纯度较高，除此之外，像一些位阻较大或者对酸较敏感的芳香醛也可方法合成相对应的卟啉化合物。但这种合成手段缺点也存在很多，比如只能在的溶液中进行，不利于大规模合成，且整个反应系统需要保证无水无氧，操作常严格，反应步骤繁琐、时间较长。
【参考文献】：
期刊论文
[1]卟啉及金属卟啉化合物的合成及应用研究进展[J]. 杨建东,王都留. 首都师范大学学报(自然科学版). 2012(04)
[2]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
[3]四苯基卟啉的微波诱导合成研究[J]. 胡希明,梅治乾,刘海洋,黄仲涛,王乐夫. 华南理工大学学报(自然科学版). 1999(10)
[4]四苯基卟啉的催化合成和微波合成研究[J]. 刘云,徐同宽,肖德宝,张军,孙玉娥. 北京轻工业学院学报. 1998(04)
[5]取代四苯基卟啉的催化合成[J]. 雷裕武,郭灿城,曾德璋. 化学试剂. 1994(02)
博士论文
[1]电动汽车燃料电池系统性能与优化设计研究[D]. 丁舟波.湖南大学 2014
[2]碳基纳米复合结构非贵金属氧电极反应双功能催化剂[D]. 张世明.武汉大学 2014
本文编号：2951958
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