石墨烯负载Pt-Ni合金催化剂的制备及催化性能研究
发布时间：2022-07-27 15:39
面对日渐严峻的环境与能源问题,新能源中燃料电池的应用对减轻环境压力和缓解能源危机具有重要意义。其中催化剂的研究对燃料电池实际应用至关重要。本论文采用石墨烯作为载体,在石墨烯上负载铂镍合金（Pt-Ni/G）催化剂,并在此基础上,利用酸蚀法制备核壳结构Pt-Ni合金（Pt-Ni@Pt/G）催化剂,以及利用磁场的洛伦兹力和磁化力作用,改变Pt-Ni/G催化剂的组成及形貌等。考察催化剂的催化性能,提出了提高催化活性的有效办法。具体工作包括以下几个方面:（1）以石墨烯为载体,采用原电池置换法通过改变溶液中的Pt离子和Ni原子含量的摩尔比制备Pt-Ni/G催化剂,采用XRD、XPS、TEM、EDS和电化学测试等表征方法,研究Pt:Ni摩尔比对其结构、组成、形貌以及催化性能的影响。结果表明,Pt-Ni合金纳米颗粒较均匀的分布在石墨烯上,当Pt:Ni摩尔比为8:1时,Pt-Ni/G催化剂对氧还原反应（ORR）具有较大的质量比活性0.53A/mgPt,以及较高的起始电位0.96V,表现出较好的催化性能。（2）在原电池置换法制备Pt-Ni/G催化剂的基础上,进一步采用酸蚀的方法得到Pt-Ni@Pt/G催化...
【文章页数】：71 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 燃料电池结构及类型
1.2.1 燃料电池结构
1.2.2 燃料电池类型
1.3 燃料电池发展现状及应用前景
1.4 燃料电池催化剂
1.4.1 燃料电池催化剂分类
1.4.2 燃料电池催化剂制备方法
1.5 本课题研究内容及意义
1.5.1 本课题研究背景及意义
1.5.2 本论文的研究内容
第2章 实验材料及表征方法
2.1 实验试剂及设备
2.2 催化剂表征方法
2.2.1 X射线衍射仪测试
2.2.2 透射电子显微镜测试
2.2.3 电感耦合等离子体原子发射光谱测试
2.2.4 X射线光电子能谱测试
2.3 催化剂电化学性能测试方法
2.3.1 工作电极制备
2.3.2 循环伏安法
2.3.3 线性扫描伏安法
第3章 Pt-Ni/G催化剂制备及表征
3.1 引言
3.2 Pt-Ni/G催化剂制备
3.3 Pt-Ni/G催化剂表征
3.3.1 Pt-Ni/G催化剂结构分析
3.3.2 Pt-Ni/G催化剂形貌分析
3.4 Pt-Ni/G催化剂催化性能分析
3.4.1 不同Pt:Ni摩尔比的Pt-Ni/G催化剂对氧还原催化性能
3.5 本章小结
第4章 Pt-Ni@Pt/G催化剂制备及表征
4.1 引言
4.2 Pt-Ni@Pt/G催化剂制备
4.3 Pt-Ni@Pt/G催化剂表征
4.3.1 Pt-Ni@Pt/G催化剂结构分析
4.3.2 Pt-Ni@Pt/G催化剂形貌分析
4.4 Pt-Ni@Pt/G催化剂催化性能分析
4.4.1 不同酸蚀时间Pt-Ni@Pt/G催化剂对氧还原催化性能
4.4.2 不同酸蚀时间Pt-Ni@Pt/G催化剂析氢反应催化性能
4.4.3 不同酸蚀时间Pt-Ni@Pt/G催化剂甲醇氧化催化性能
4.5 本章小结
第5章 强磁场下Pt-Ni/G催化剂制备及表征
5.1 引言
5.2 强磁场下Pt-Ni/G催化剂制备
5.3 强磁场下Pt-Ni/G催化剂表征
5.3.1 强磁场下Pt-Ni/G催化剂结构分析
5.3.2 强磁场下Pt-N/G催化剂形貌分析
5.4 强磁场下Pt-Ni/G催化剂催化性能分析
5.4.1 不同磁场强度Pt-Ni/G催化剂对氧还原催化性能分析
5.4.2 不同磁场强度Pt-Ni/G催化剂析氢反应催化性能分析
5.4.3 不同磁场强度Pt-Ni/G催化剂甲醇氧化催化性能分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]低铂燃料电池氧还原催化剂的制备技术研究进展[J]. 南皓雄,党岱,田新龙. 化工进展. 2018(11)
[2]燃料电池技术发展及应用现状综述(上)[J]. 王吉华,居钰生,易正根,王凯. 现代车用动力. 2018(02)
[3]内核含Pd的Pt基核壳结构电催化剂[J]. 吕洋,宋玉江,刘会园,李焕巧. 物理化学学报. 2017(02)
[4]水电解制氢非贵金属催化剂的研究进展[J]. 常进法,肖瑶,罗兆艳,葛君杰,刘长鹏,邢巍. 物理化学学报. 2016(07)
[5]我国新能源经济发展现状分析[J]. 王树尧. 现代商业. 2015(07)
[6]燃料电池应用现状及发展前景[J]. 张亚媛,张沛龙,葛静,朱永国. 新材料产业. 2014(06)
[7]燃料电池汽车研究现状及发展[J]. 李建秋,方川,徐梁飞. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[8](110)晶面全择优取向镀锌层的制备及其耐蚀性能[J]. 杜楠,舒伟发,赵晴,陈庆龙,王帅星. 中国有色金属学报. 2013(02)
[9]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
[10]CMK-5负载Pt-Ni合金催化剂及其甲醇电化学氧化性能（英文）[J]. 丁晓春,陈秀,周建华,王涛,孙盾,何建平. 物理化学学报. 2011(03)
博士论文
[1]燃料电池电极反应机理及低铂催化剂的研究[D]. 骆明川.北京化工大学 2016
[2]燃料电池电催化剂催化机理与可控制备[D]. 齐学强.重庆大学 2012
[3]强磁场作用下镍系合金元素扩散行为研究[D]. 任晓.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]非贵金属多孔碳氧还原催化剂的制备、特性及机理研究[D]. 武明杰.东华大学 2017
[2]Pt-Ni/MWCNTs复合物的电化学性能及其催化应用研究[D]. 黄鹏飞.北京工业大学 2016
[3]燃料电池阴极氧还原催化剂的研究[D]. 卢幼琴.中国石油大学(华东) 2015
[4]强磁场下不同磁性组元的扩散行为研究[D]. 王文丽.东北大学 2012
本文编号：3665722
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 燃料电池结构及类型
1.2.1 燃料电池结构
1.2.2 燃料电池类型
1.3 燃料电池发展现状及应用前景
1.4 燃料电池催化剂
1.4.1 燃料电池催化剂分类
1.4.2 燃料电池催化剂制备方法
1.5 本课题研究内容及意义
1.5.1 本课题研究背景及意义
1.5.2 本论文的研究内容
第2章 实验材料及表征方法
2.1 实验试剂及设备
2.2 催化剂表征方法
2.2.1 X射线衍射仪测试
2.2.2 透射电子显微镜测试
2.2.3 电感耦合等离子体原子发射光谱测试
2.2.4 X射线光电子能谱测试
2.3 催化剂电化学性能测试方法
2.3.1 工作电极制备
2.3.2 循环伏安法
2.3.3 线性扫描伏安法
第3章 Pt-Ni/G催化剂制备及表征
3.1 引言
3.2 Pt-Ni/G催化剂制备
3.3 Pt-Ni/G催化剂表征
3.3.1 Pt-Ni/G催化剂结构分析
3.3.2 Pt-Ni/G催化剂形貌分析
3.4 Pt-Ni/G催化剂催化性能分析
3.4.1 不同Pt:Ni摩尔比的Pt-Ni/G催化剂对氧还原催化性能
3.5 本章小结
第4章 Pt-Ni@Pt/G催化剂制备及表征
4.1 引言
4.2 Pt-Ni@Pt/G催化剂制备
4.3 Pt-Ni@Pt/G催化剂表征
4.3.1 Pt-Ni@Pt/G催化剂结构分析
4.3.2 Pt-Ni@Pt/G催化剂形貌分析
4.4 Pt-Ni@Pt/G催化剂催化性能分析
4.4.1 不同酸蚀时间Pt-Ni@Pt/G催化剂对氧还原催化性能
4.4.2 不同酸蚀时间Pt-Ni@Pt/G催化剂析氢反应催化性能
4.4.3 不同酸蚀时间Pt-Ni@Pt/G催化剂甲醇氧化催化性能
4.5 本章小结
第5章 强磁场下Pt-Ni/G催化剂制备及表征
5.1 引言
5.2 强磁场下Pt-Ni/G催化剂制备
5.3 强磁场下Pt-Ni/G催化剂表征
5.3.1 强磁场下Pt-Ni/G催化剂结构分析
5.3.2 强磁场下Pt-N/G催化剂形貌分析
5.4 强磁场下Pt-Ni/G催化剂催化性能分析
5.4.1 不同磁场强度Pt-Ni/G催化剂对氧还原催化性能分析
5.4.2 不同磁场强度Pt-Ni/G催化剂析氢反应催化性能分析
5.4.3 不同磁场强度Pt-Ni/G催化剂甲醇氧化催化性能分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]低铂燃料电池氧还原催化剂的制备技术研究进展[J]. 南皓雄,党岱,田新龙. 化工进展. 2018(11)
[2]燃料电池技术发展及应用现状综述(上)[J]. 王吉华,居钰生,易正根,王凯. 现代车用动力. 2018(02)
[3]内核含Pd的Pt基核壳结构电催化剂[J]. 吕洋,宋玉江,刘会园,李焕巧. 物理化学学报. 2017(02)
[4]水电解制氢非贵金属催化剂的研究进展[J]. 常进法,肖瑶,罗兆艳,葛君杰,刘长鹏,邢巍. 物理化学学报. 2016(07)
[5]我国新能源经济发展现状分析[J]. 王树尧. 现代商业. 2015(07)
[6]燃料电池应用现状及发展前景[J]. 张亚媛,张沛龙,葛静,朱永国. 新材料产业. 2014(06)
[7]燃料电池汽车研究现状及发展[J]. 李建秋,方川,徐梁飞. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[8](110)晶面全择优取向镀锌层的制备及其耐蚀性能[J]. 杜楠,舒伟发,赵晴,陈庆龙,王帅星. 中国有色金属学报. 2013(02)
[9]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
[10]CMK-5负载Pt-Ni合金催化剂及其甲醇电化学氧化性能（英文）[J]. 丁晓春,陈秀,周建华,王涛,孙盾,何建平. 物理化学学报. 2011(03)
博士论文
[1]燃料电池电极反应机理及低铂催化剂的研究[D]. 骆明川.北京化工大学 2016
[2]燃料电池电催化剂催化机理与可控制备[D]. 齐学强.重庆大学 2012
[3]强磁场作用下镍系合金元素扩散行为研究[D]. 任晓.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]非贵金属多孔碳氧还原催化剂的制备、特性及机理研究[D]. 武明杰.东华大学 2017
[2]Pt-Ni/MWCNTs复合物的电化学性能及其催化应用研究[D]. 黄鹏飞.北京工业大学 2016
[3]燃料电池阴极氧还原催化剂的研究[D]. 卢幼琴.中国石油大学(华东) 2015
[4]强磁场下不同磁性组元的扩散行为研究[D]. 王文丽.东北大学 2012
本文编号：3665722
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