基于氮掺杂碳材料体系的氧还原反应催化剂研究
发布时间：2021-04-26 03:22
随着科学技术的发展,化石燃料的加速消耗造成能源和环境问题日益严重,开发一种对环境好、可持续发展的能源装置成为科学家们关注的焦点。目前,燃料电池作为一种对环境几乎零污染,能量转换效率高,安全性好的新型能源装置吸引了人们的关注。在传统技术中,Pt基催化剂是最好的燃料电池氧还原催化剂。但是,这类催化剂在应用中出现了催化活性易衰减、成本高且稳定性差等弊端,使得燃料电池难以实现商业化的应用。因此,本文以直接甲醇燃料电池（DMFC）阴极的氧还原反应催化剂为研究重点,通过进一步优化催化剂的结构和组成来加速阴极氧还原反应的速率。研究内容及成果如下:1、通过不同的前驱体的和不同的热处理温度确定了使用尿素在马弗炉中以5℃min-1升温速率升温至550℃保温4 h,得到的U-g-C3N4层级结构更明显,比表面积更大(85 m2 g-1),催化性能更好（-0.321 V）。但是g-C3N4本身的导电性很差,因此我们通过与石墨烯混合或者加入金属元素对g-C
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 燃料电池的概述
1.2.1 燃料电池的原理
1.2.2 氧还原反应的机理
1.3 氧还原催化剂的研究历史
1.3.1 金属催化剂的研究进展
1.3.2 非金属催化剂
1.4 本文的主要目的及研究内容
1.4.1 本文的研究目的
1.4.2 本文的主要内容
第2章 实验部分
2.1 论文的主要实验试剂及仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的表征方法
2.2.1 形貌和结构的表征
2.2.2 电化学性能表征
2.3 电极的预处理
2.4 催化剂溶液的制备
第3章 不同前驱体制备的氮化碳及其氧还原性能的研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 催化剂的制备
3.2.2 催化性能的表征
3.3 催化剂的结构表征
3.3.1 扫描电子显微镜分析（SEM）
3.3.2 X射线衍射分析（XRD）
3.3.3 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）
2吸附等温曲线（BET）"> 3.3.4 N2吸附等温曲线（BET）
3.4 电化学性能表征
3.4.1 CV测试
3.5 本章小结
第4章 钴,氮共掺碳纳米管材料的制备及氧还原性能的研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 钴,氮共掺碳纳米管的制备
4.3 催化剂的结构表征
4.3.1 SEM,TEM表征
4.3.2 XRD表征
4.3.3 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）
4.3.4 拉曼光谱仪分析（Raman）
4.3.5 X射线光电子能谱（XPS）
2吸附-脱附测试仪（BET）"> 4.3.6 N2吸附-脱附测试仪（BET）
4.4 电化学性能表征
4.4.1 不同温度下催化剂的性能表征
4.4.2 催化剂稳定性表征
4.5 本章小结
第5章 以氮掺碳为基底负载量子点的氧还原催化剂的制备和表征
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 氧化石墨烯（GO）的制备
5.2.2 还原氧化石墨烯（rGO）的制备
3N4量子点的制备"> 5.2.3 g-C3N4量子点的制备
3N4@rGO/g-C3N4QDs的制备"> 5.2.4 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的制备
5.3 催化剂的结构表征
3N4QDs的表征"> 5.3.1 g-C3N4QDs的表征
3N4@rGO和 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的形貌分析"> 5.3.2 g-C3N4@rGO和 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的形貌分析
5.3.3 加入不同体积量子点溶液的形貌分析
5.3.4 X射线衍射分析（XRD）
5.3.5 拉曼光谱仪分析（Raman）
5.3.6 红外分析（FT-IR）
5.3.7 X射线光电子能谱（XPS）
5.4 催化剂的电化学性能表征
3N4@rGO和 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的电化学测试"> 5.4.1 rGO、g-C3N4@rGO和 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的电化学测试
5.4.2 加入不同量QDs的电化学测试
5.5 本章小结
第6章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
本文编号：3160631
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 燃料电池的概述
1.2.1 燃料电池的原理
1.2.2 氧还原反应的机理
1.3 氧还原催化剂的研究历史
1.3.1 金属催化剂的研究进展
1.3.2 非金属催化剂
1.4 本文的主要目的及研究内容
1.4.1 本文的研究目的
1.4.2 本文的主要内容
第2章 实验部分
2.1 论文的主要实验试剂及仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的表征方法
2.2.1 形貌和结构的表征
2.2.2 电化学性能表征
2.3 电极的预处理
2.4 催化剂溶液的制备
第3章 不同前驱体制备的氮化碳及其氧还原性能的研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 催化剂的制备
3.2.2 催化性能的表征
3.3 催化剂的结构表征
3.3.1 扫描电子显微镜分析（SEM）
3.3.2 X射线衍射分析（XRD）
3.3.3 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）
2吸附等温曲线（BET）"> 3.3.4 N2吸附等温曲线（BET）
3.4 电化学性能表征
3.4.1 CV测试
3.5 本章小结
第4章 钴,氮共掺碳纳米管材料的制备及氧还原性能的研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 钴,氮共掺碳纳米管的制备
4.3 催化剂的结构表征
4.3.1 SEM,TEM表征
4.3.2 XRD表征
4.3.3 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）
4.3.4 拉曼光谱仪分析（Raman）
4.3.5 X射线光电子能谱（XPS）
2吸附-脱附测试仪（BET）"> 4.3.6 N2吸附-脱附测试仪（BET）
4.4 电化学性能表征
4.4.1 不同温度下催化剂的性能表征
4.4.2 催化剂稳定性表征
4.5 本章小结
第5章 以氮掺碳为基底负载量子点的氧还原催化剂的制备和表征
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 氧化石墨烯（GO）的制备
5.2.2 还原氧化石墨烯（rGO）的制备
3N4量子点的制备"> 5.2.3 g-C3N4量子点的制备
3N4@rGO/g-C3N4QDs的制备"> 5.2.4 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的制备
5.3 催化剂的结构表征
3N4QDs的表征"> 5.3.1 g-C3N4QDs的表征
3N4@rGO和 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的形貌分析"> 5.3.2 g-C3N4@rGO和 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的形貌分析
5.3.3 加入不同体积量子点溶液的形貌分析
5.3.4 X射线衍射分析（XRD）
5.3.5 拉曼光谱仪分析（Raman）
5.3.6 红外分析（FT-IR）
5.3.7 X射线光电子能谱（XPS）
5.4 催化剂的电化学性能表征
3N4@rGO和 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的电化学测试"> 5.4.1 rGO、g-C3N4@rGO和 g-C3N4@rGO/g-C3N4QDs的电化学测试
5.4.2 加入不同量QDs的电化学测试
5.5 本章小结
第6章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
本文编号：3160631
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3160631.html
