过渡金属聚酞菁（聚卟啉）衍生的高效电化学催化剂

发布时间：2023-08-05 18:14

　　由于化石燃料的过度使用,导致了能源危机和环境破坏。可充电金属-空气电池和全水裂解已被视为替代化石燃料的绿色能量存储和转换装置。但是,但缓慢的氧还原(ORR)、析氧(OER)和析氢(HER)反应动力学阻碍了它们的发展。因此,开发高效、稳定的电催化剂以催化ORR、OER和HER对可再生和可充电能量系统至关重要,但仍具有一定的挑战性。聚卟啉(PP)和聚酞菁(PPc)具有高度共轭的π电子体系、大环中空的孔道、优异的导电性、电磁性能以及具有较大的比表面积。并且基于过渡金属的聚酞菁和聚卟啉衍生的催化剂,能提供丰富的碳源、氮源以及金属源。基于PP和PPc的上述优势,本文制备了三种过渡金属聚卟啉和过渡金属聚酞菁衍生的高效电催化剂。获得了许多有意义的研究结果,现总结如下:1.通过三金属(铁、钴、镍)聚卟啉((Fe,Co,Ni)PP)包覆的碳纳米管(CNTs)的热解制备出了新型的CNTs@(Fe,Co,Ni)PP-T(T代表热解温度)复合材料,并对其组成和形貌结构进行了表征。电化学测试结果表明,CNTs@(Fe,Co,Ni)PP-800催化剂具有优异的氧还原和析氧反应催化活性。与其他对比材料相比,具有更正...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 锌-空气电池
    1.3 全水裂解
    1.4 析氧反应
        1.4.1 析氧反应机理
        1.4.2 析氧反应催化剂研究进展
    1.5 氧还原反应
        1.5.1 氧还原反应机理
        1.5.2 氧还原反应催化剂研究进展
    1.6 析氢反应
        1.6.1 析氢反应机理
        1.6.2 析氢反应催化剂研究进展
    1.7 电化学性能参数
        1.7.1 过电位与起始电位
        1.7.2 电流密度
        1.7.3 塔菲尔斜率
        1.7.4 电化学活性表面积
        1.7.5 电化学阻抗谱
        1.7.6 稳定性
    1.8 研究目的和内容
第2章 实验材料和表征方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
        2.1.3 实验溶液的制备
        2.1.4 工作电极的制备
    2.2 形貌表征与电化学测试
        2.2.1 表征技术
        2.2.2 电化学测试
        2.2.3 可充电锌-空气电池性能的测试
        2.2.4 全水裂解性能的测试
第3章 由聚卟啉包覆的多壁碳纳米管衍生的锌-空气电池用高效氧电极催化剂
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 CNTs@PP的合成
        3.2.2 CNTs@TMPP的合成
        3.2.3 CNTs@(Fe,Co,Ni)PP-T的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料形貌结构的表征
        3.3.2 电化学性能的表征
    3.4 小结
第4章 铁聚酞菁负载在泡沫镍上作为碱性全水裂解电催化剂
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 P-FePPc/NF-S的合成
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料形貌结构的表征
        4.3.2 电化学性能的表征
    4.4 小结
第5章 由模板法与二氧化硅保护相结合的策略构建锌-空气电池用高效氧电催化剂
    5.1 实验部分
        5.1.1 PP@SiO₂的合成
        5.1.2 (Fe,Co)PP@SiO₂的合成
        5.1.3 SiO₂@(Fe,Co)PP@SiO₂的合成
        5.1.4 SiO₂@(Fe,Co)PP@SiO₂-T的合成
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 材料形貌结构的表征
        5.2.2 电化学性能的表征
    5.3 小结
结论
参考文献
附录
致谢



本文编号：3839103