基于MOFs制备非贵金属催化材料及其电催化氧还原性能的研究
发布时间：2021-08-14 01:46
由于燃料电池具有能量转换效率高、环境友好、启动快速、设计简单等重要优点,所以它被认为是未来理想的清洁能源转化技术之一。目前,用于燃料电池阴极氧还原反应的催化剂是铂基催化剂,但是铂的稀缺性和昂贵的价格严重限制了燃料电池商业化的进行。近年来,高效、价格低廉的非贵金属电催化剂受到广泛的关注。金属有机骨架（MOFs）具有高比表面积、大孔体积、易于表面功能化等优点,其作为前驱体制备的多孔碳材料是一种十分有潜力的电催化材料,可作为氧还原铂基催化剂的替代品。本论文基于ZIF-8这种沸石咪唑骨架结构的MOF,通过外加过渡金属源,并在高温下煅烧处理制备了两种M-N-C材料作为高性能的非贵金属氧还原催化剂:首先,本实验在合成ZIF-8过程中通过掺入铜作为铜源,在900℃氩气气氛下热处理制备Cu-N-C催化材料,改变铜阳离子的加入量,获得不同含铜量的催化材料。当加入的铜阳离子与锌阳离子摩尔比为3:1时,得到的3-Cu-N-C催化材料电催化氧还原测试后表现出了最佳活性:3-Cu-N-C催化剂的起始电位达到0.917 V（vs.RHE）,1600 rpm转速下的半波电位达到0.843 V（vs.RHE）,极限电...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化剂表面上三种O吸附模式
.在金属掺入Pt基材料方面，Niu等报道了通过改变前体的含量来控制合成Pt-Ni菱形十二面体（如图1.4A所示的空心纳米框架(hollow nanoframe H-NF)和图1.4B所示被挖掘的纳米框架形状(excavated nanoframe E-NF)）。3D E-NF体相和近表面组成信息分别是Pt65Ni35和Pt73Ni27，3D E-NF由空间分布的片状结构组成（图1.4j）。在测试ORR催化剂活性时，碳载体上制备的3D E-NF显示出优异的质量活性和位点活性，分别是商业Pt/C催化剂的约6倍和10倍（图1.4 l和m）。更有意思的是，3D E-NF的位点活性为1.35 mA cm-2，比H-NF高约1.5倍；在ORR测试后，3D E-NF也显示出良好的形态稳定性，这是由于与H-NF表面相比
图 1.5 (A-D)分别为商业 Pt/C 和 AgNCs/NG 的 CV、RRDE、塔菲尔和过氧化氢产率图，(E) AgNCs/NG 的合成示意图[31]。Figure 1.5 (A-D) are CV, RRDE, Tafel and hydrogen peroxide yield plots for commercialPt/C and AgNCs/NG, (E) Schematic representation of fabrication process of the AgNCs/NG[31].
本文编号：3341517
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化剂表面上三种O吸附模式
.在金属掺入Pt基材料方面，Niu等报道了通过改变前体的含量来控制合成Pt-Ni菱形十二面体（如图1.4A所示的空心纳米框架(hollow nanoframe H-NF)和图1.4B所示被挖掘的纳米框架形状(excavated nanoframe E-NF)）。3D E-NF体相和近表面组成信息分别是Pt65Ni35和Pt73Ni27，3D E-NF由空间分布的片状结构组成（图1.4j）。在测试ORR催化剂活性时，碳载体上制备的3D E-NF显示出优异的质量活性和位点活性，分别是商业Pt/C催化剂的约6倍和10倍（图1.4 l和m）。更有意思的是，3D E-NF的位点活性为1.35 mA cm-2，比H-NF高约1.5倍；在ORR测试后，3D E-NF也显示出良好的形态稳定性，这是由于与H-NF表面相比
图 1.5 (A-D)分别为商业 Pt/C 和 AgNCs/NG 的 CV、RRDE、塔菲尔和过氧化氢产率图，(E) AgNCs/NG 的合成示意图[31]。Figure 1.5 (A-D) are CV, RRDE, Tafel and hydrogen peroxide yield plots for commercialPt/C and AgNCs/NG, (E) Schematic representation of fabrication process of the AgNCs/NG[31].
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