铁/氮共掺杂多孔碳基催化剂的可控制备及其氧还原催化性能研究

发布时间：2022-01-24 13:39

　　燃料电池因其具有较高的能量转化率,并且在使用过程无污染物产生等优点被认为是未来最具前景的能源动力装置。但燃料电池中阴极氧还原反应存在的反应动力学缓慢、反应途径多样化问题是影响整个电池效率的关键因素。目前燃料电池常用的阴极催化剂为Pt基催化剂,但铂储量有限,价格昂贵,在电极反应中易发生毒化等缺点,限制了其大规模应用。因此,寻找一种高效、廉价、稳定性高的非贵金属阴极催化剂来代替Pt基催化剂成为了研究热点。近年来,人们发现过渡金属/杂原子掺杂碳材料具有优异的氧还原催化性能和高的稳定性,有望成为能够替代Pt基催化剂的新型氧还原催化剂。本论文采用三种不同类型的前驱体分别制备了铁/氮掺杂多孔碳材料,并作为氧还原反应催化剂,对催化剂进行了形貌、结构、组成以及电化学性能表征。本论文具体研究内容如下:1.以铁基离子液体为前驱体合成铁氮共掺杂多孔碳作为氧还原反应催化剂。以二氧化硅球为模板,离子液体[Bmim]FeCl₄为前驱体提供铁源、氮源和碳源,经过一步热解成功地制备了具有蜂窝状结构的多孔铁/氮共掺杂碳（Fe-N/C）,并用作氧还原反应催化剂。在催化剂制备过程中,考察了不同煅烧温度... 

【文章来源】：河南大学河南省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

H2/O2PEMFC的工作原理示意图

(a)PEM-DMFC和(b)AEM-DMFC的工作原理示意图

（图中 a、b、*分别为吸附物种、本体和电极附近），在酸性情况致分为两种：接反应途径，O2直接发生四电子还原反应生成 H2O，反应方程式4H++ 4e-→ 2H2O 续反应途径，O2在阴极先发生一个二电子还原反应生成中间产物生二电子还原反应生成 H2O，也可能直接从溶液中析出生成产物不稳定，还可能发生可逆反应，分解为 O2重新参与到氧还原反为：+ 2H++ 2e-→ 2H2O2中间产物 H2O2进一步发生还原反应，+ 2H++ 2e-→ 2H2O 可逆反应分解为 O2，→ O2+ 2H2O

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3606672