利用木质素制备掺杂纳米碳催化剂及其电催化氧还原性能研究
发布时间：2021-01-20 11:30
在陆生植物中,木质素是仅次于纤维素的第二大有机物,由于木质素较高的碳含量,利用木质素制备的介孔炭材料在电容器和电催化方面具有广泛应用前景。本文以来源广泛、价格低廉的木质素为碳源,制备非金属掺杂纳米碳材料,探究制备条件对掺杂碳材料的影响,评价该材料电催化氧还原的性能,并讨论结构与性能关系,推动非贵金属催化的燃料电池发展。主要研究内容与结论如下:（1）以蔗渣木质素为碳前驱体,通过调节三聚氰胺与尿素的比例,经过一步退火成功制备了类石墨烯结构的纳米碳薄片。通过制备条件调控了纳米碳薄片的比表面积、孔径分布、氮-硫掺杂量、掺杂形式。在三聚氰胺与尿素的最佳比例为1:4:4,热解温度为1000 o C在下,获得了石墨化程度高的氮硫共掺杂的褶皱丰富的纳米碳薄片（LC-4-1000）,该材料比表面积高达1208 m2 g-1,孔容达到1.40 cm3 g-1。在碱性介质中,LC-4-1000的半波电位(E1/2=0.860 V)比商业Pt/C(E1/2=...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氢氧燃料电池体系简易图
3.1.4 构筑特殊形貌通过构筑纳米线、纳米棒、纳米管、纳米笼、纳米多孔以及核壳结构，能显著提 ORR 性能，一维的纳米线结构表面氧结合能比传统结构更低，具有更高的 ORR 活，因此可以用一维纳米线构筑三维相互连接的多孔结构，进一步提升材料的导电性氧还原活性，Liu 等[27]用一维纳米线构筑三维相互连接的气凝胶结构，这种双金属Pt-Pd）气凝胶的质量活性是商业Pt/C 的 5 倍；通过构筑铂合金（如Pt3Ni）纳米笼改变晶体取向，例如暴露活性更高的 Pt3Ni(111) 晶面，而不是 Pt3Ni(100) 和 Pt3Ni10)，Chen等[28]在氯仿和正己烷中分散PtNi3粉末持续两个星期，转化过程如图所示，体 PtNi3逐渐转化为空心的纳米框架。；与固体颗粒相比，纳米多孔Pt结构能提供更的反应活性部位，从而提高 ORR 性能，Strasser 等[29]人发现Pt无孔与多孔结构的临粒径为15 nm，低于15 nm，颗粒倾向于形成无孔（核壳）结构，而颗粒大于15 nm示出多孔结构。
1，同时具备高活性的氧还原和析氧性能。图1-3 应用壳聚糖和Mg(OH)2作为起孔剂制备Co-N共掺杂多孔类石墨烯Co@N-PGCS[36]Fig 1-3 Synthesis procedure of Co@N-PGCS using chitosan and Mg(OH)2as a pore-directingagent[36]1.4.1.2 软模板法由于硬模板法在移除模板剂的过程中，常常用到酸液，对环境有一定危害，并且，移除过程不可避免会造成孔结构坍塌，对材料比表面积和电化学性能都造成巨大影响，因此，软模板法应运而生。软模板法是利用碳前驱体与软模板剂官能团相互反应，经过高温碳化后，前驱体自组装成多孔石墨碳。软模板法的关键有两点：第一，前驱体
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级活性炭的合成及活化反应机理[J]. 邢伟,张明杰,阎子峰. 物理化学学报. 2002(04)
本文编号：2988964
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氢氧燃料电池体系简易图
3.1.4 构筑特殊形貌通过构筑纳米线、纳米棒、纳米管、纳米笼、纳米多孔以及核壳结构，能显著提 ORR 性能，一维的纳米线结构表面氧结合能比传统结构更低，具有更高的 ORR 活，因此可以用一维纳米线构筑三维相互连接的多孔结构，进一步提升材料的导电性氧还原活性，Liu 等[27]用一维纳米线构筑三维相互连接的气凝胶结构，这种双金属Pt-Pd）气凝胶的质量活性是商业Pt/C 的 5 倍；通过构筑铂合金（如Pt3Ni）纳米笼改变晶体取向，例如暴露活性更高的 Pt3Ni(111) 晶面，而不是 Pt3Ni(100) 和 Pt3Ni10)，Chen等[28]在氯仿和正己烷中分散PtNi3粉末持续两个星期，转化过程如图所示，体 PtNi3逐渐转化为空心的纳米框架。；与固体颗粒相比，纳米多孔Pt结构能提供更的反应活性部位，从而提高 ORR 性能，Strasser 等[29]人发现Pt无孔与多孔结构的临粒径为15 nm，低于15 nm，颗粒倾向于形成无孔（核壳）结构，而颗粒大于15 nm示出多孔结构。
1，同时具备高活性的氧还原和析氧性能。图1-3 应用壳聚糖和Mg(OH)2作为起孔剂制备Co-N共掺杂多孔类石墨烯Co@N-PGCS[36]Fig 1-3 Synthesis procedure of Co@N-PGCS using chitosan and Mg(OH)2as a pore-directingagent[36]1.4.1.2 软模板法由于硬模板法在移除模板剂的过程中，常常用到酸液，对环境有一定危害，并且，移除过程不可避免会造成孔结构坍塌，对材料比表面积和电化学性能都造成巨大影响，因此，软模板法应运而生。软模板法是利用碳前驱体与软模板剂官能团相互反应，经过高温碳化后，前驱体自组装成多孔石墨碳。软模板法的关键有两点：第一，前驱体
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级活性炭的合成及活化反应机理[J]. 邢伟,张明杰,阎子峰. 物理化学学报. 2002(04)
本文编号：2988964
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2988964.html
