铁-氮掺杂多孔碳材料的制备与电化学性能的研究

发布时间：2021-06-13 03:04

　　掺杂的多孔碳材料由于具有优异的化学稳定性,良好的导电性、丰富的孔结构、高比表面积以及氮掺杂修饰改性等特点,在燃料电池的氧还原催化剂和超级电容器电极材料的应用中备受青睐。寻求低成本的原材料、工艺操作简单的制备方法来合成电化学性能优异的多孔碳电极材料一直是该领域所追求的目标。生物质材料由于低成本,资源丰富,富含有多种元素且为可再生资源是制备掺杂碳材料的理想原料。本文采用富含碳和氮的可再生生物质鸡蛋清作为碳源和氮源,以Fe（NO₃）₃为铁源,经过900℃高温碳化制备了铁-氮掺杂的多孔碳材料（Fe-N-EWPC-900）。通过X射线电子能谱测试,Fe-N-EWPC-900中氮和铁的掺杂量分别为2.69 at%和0.63 at%,而且氮和铁在电子扫描透射电镜下的元素面分布中呈弥散均匀分布在碳结构中。作为氧还原催化剂,Fe-N-EWPC-900表现出0.97 V（vs.RHE）的起始电位,比20 wt%Pt/C的高出12 mV;同时也具有比20 wt%Pt/C催化剂更优异的稳定性和抗甲醇能力和接近于4的反应电子数。用作超级电容器电极材料,Fe-N-EWP... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

EDLC原理示意图

图 1-2 PEMFC 单电池工作原理示意图[15]输出性能与（1-1）、（1-2）的动力学是紧密关联的。可两种反应都受到巨大的活化能障碍的限制，所以碳载池中的最多且最有效的氧还原催化剂[17]。但是一方面一方面铂在催化氧还原过程中稳定性较差，而且铂基，使得 PEMFC 在商业中的发展速度较为缓慢[18]。基剂的研究重心转移到了非铂基纳米材料上面，如拥有料、非贵金属催化剂等，这些催化剂拥有和铂基催化学稳定性和甲醇的耐受性方面也均有提高，而且多孔学反应中的物质传输也大有改善。相信在不久的将来C 会大量的应用在生活的方方面面。氧还原催化剂简介

第 1 章 绪 论催化剂的研究越来越火热。目前，掺杂碳催化剂[22]、过渡金属类催化原催化剂的前提就是对其反应原理具有非常重大的意义。理R）的研究，对于我们更深入了解并料电池来说，发生在阴极的氧还原能。大家都知道 ORR 能够通过一个 HO2-(在碱性介质)中间体的形式进氧气直接转化成水(在酸性介质)或 解液的不同，ORR 的反应如图 1-3

【参考文献】：
期刊论文
[1]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)
[2]氧化钙对流化床煤温和气化半焦性质的影响[J]. 朱廷钰,张守玉,黄戒介,王洋.  燃料化学学报. 2000(01)

博士论文
[1]蛋白质衍生氮掺杂多孔碳及其复合材料的制备与电化学性能研究[D]. 贾少培.燕山大学 2018
[2]质子交换膜燃料电池非贵金属阴极催化剂的制备及性能研究[D]. 林玲.中国科学技术大学 2017



本文编号：3226859