双金属ZIF-67（Co/Zn）衍生电催化剂的制备及性能研究

发布时间：2022-08-02 20:24

　　随着世界人口的增加和经济水平的提高,煤、石油等传统化石燃料不断被消耗,并产生一系列全球性的环境问题。能源短缺和环境污染问题已经成为当今世界面临的两大挑战。因此,我们需要开发绿色的新能源及高效的能量转换装置来解决面临的挑战。以清洁能源（如氢能、风能、水能和太阳能）为主的能量转换装置,如锌-空气电池（ZABs）、质子交换膜燃料电池（PEMFCs）,因其高的能量转换效率、安全、无污染等优点,被认为是解决当今能源短缺和环境污染问题的重要绿色技术。在电池能量转换过程中,阴极电极上会发生氧还原反应（ORR）,该反应动力学缓慢需要高效的催化剂来提高能量的转换效率。目前,铂（Pt）基贵金属催化剂是公认的促进ORR过程的高效催化剂,但是Pt在地球上的储量少、价格昂贵,且在应用时容易发生聚集,使得其稳定性和甲醇耐受性较差,这一系列问题都使得Pt基催化剂很难得到大范围的持续应用。因此,开发经济高效的非贵金属催化剂已迫在眉睫。沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）,是咪唑类有机配体中的N原子提供孤对电子与金属离子产生配位作用形成的三维网络结构。ZIFs以咪唑基有机物为配体,含氮量较高,氮在热解处理时原位掺杂到碳骨架中... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化氧还原基础
        1.2.1 电催化氧还原反应的机理
        1.2.2 ORR催化剂
    1.3 电催化氧还原反应的应用
        1.3.1 锌-空气电池
        1.3.2 氢氧燃料电池
    1.4 金属-有机框架材料(MOFs)
        1.4.1 MOFs简介
        1.4.2 沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)
        1.4.3 ZIF衍生材料用于ORR
    1.5 本论文的研究目的和意义
第二章 Co/Zn-ZIF-67衍生CoN_3@NC材料的制备及ORR性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 材料与试剂
        2.2.2 仪器设备
        2.2.3 材料的制备
        2.2.4 电化学测试
        2.2.5 样品的表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 结构与形貌表征
        2.3.2 ORR催化活性分析
        2.3.3 氢氧燃料电池性能分析
        2.3.4 锌-空气电池性能分析
        2.3.5 理论计算分析
    2.4 本章小结
第三章 Co/Zn-ZIF-67衍生(Zn,Co)/NC材料的制备及ORR性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料与试剂
        3.2.2 仪器设备
        3.2.3 材料的合成
        3.2.4 电化学测试
        3.2.5 样品的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结果与形貌表征
        3.3.2 ORR催化活性分析
        3.3.3 ZABs性能分析
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢


【参考文献】：
博士论文
[1]锌空气电池电池双功能钴基氧化物催化材料研究[D]. 王勤.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) 2018

硕士论文
[1]Pd基复合纳米催化剂的合成及其电催化氧化性能的研究[D]. 熊志平.苏州大学 2018



本文编号：3669187