非贵金属Fe-N/C电催化剂的制备及其氧还原性能研究
发布时间：2024-02-14 20:17
能源是人类生存、社会进步和发展的物质基础。为应对现如今的能源危机,选用环境友好且高效再生的新能源燃料电池具有重要意义。氧还原反应(ORR)则是这类用于能量转换和储存的燃料电池中必不可少的步骤。迄今为止,贵金属铂及铂基材料被认为是用于催化各种环境中ORR的优异电催化剂,但是贵金属稀缺的储量和高昂的成本极大地限制了其规模化商业的应用。非贵金属催化剂价格低廉,性能提升空间大,有望取代贵金属基催化剂。本论文围绕非贵金属Fe-N/C催化剂,从其制备方法的创新、氧化铈掺杂、与Pt的协同催化作用等方面进行研究,并考察了其组成、结构与ORR催化性能之间的关系规律。主要研究内容和结论如下:(1)采用高温热解法制备了负载CeO2的Fe-N/C催化剂。在Fe-N/C合成过程中添加适量的CeO2可以减少氮源损失,并有效地增加Fe-Nx、C-N等氧还原反应活性位点,对提高ORR催化性能起决定性作用。在碱性条件下,与Fe-N/C相比,添加1 wt%CeO2制备的Fe-N/C-CeO2催化剂展现了优异的OR...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
一、绪论
1.1 引言
1.2 氧还原反应
1.2.1 氧还原反应途径
1.2.2 氧还原反应机理
1.3 阴极氧还原催化剂
1.3.1 贵金属催化剂
1.3.2 非贵金属催化剂
1.3.3 非金属催化剂
1.3.4 氧还原催化剂小结与展望
1.4 本论文的选题依据、研究内容以及创新点
1.4.1 论文选题依据
1.4.2 论文研究内容
1.4.3 论文创新点
二、CeO2纳米颗粒负载Fe-N/C催化剂的制备及其氧还原性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 仪器和试剂
2.2.2 催化剂的合成
2.2.3 催化剂的表征
2.2.4 电催化氧还原性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 Fe-N/C催化剂和Ce O2纳米颗粒的表征分析结果
2.3.2 Fe-N/C-CeO2 催化剂的表征分析结果
2.3.3 CeO2对Fe-N/C催化剂氧还原性能的影响
2.3.4 CeO2 负载方法对Fe-N/C催化剂氧还原性能的影响
2.3.5 CeO2 负载量对Fe-N/C催化剂氧还原性能的影响
2.3.6 CeO2作用机制研究
2.4 本章总结
三、浸渍热解法制备的Fe-N-C及其负载低铂催化剂的氧还原性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 仪器和试剂
3.2.2 催化剂的合成
3.2.3 催化剂的表征
3.2.4 电催化氧还原性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 Fe-N-C催化剂的表征结果
3.3.2 Fe-N-C催化剂的氧还原性能
3.3.3 Fe源加入量对催化剂氧还原性能的影响
3.3.4 表面活性剂对催化剂氧还原性能的影响
3.3.5 热处理温度对催化剂氧还原性能的影响
3.3.6 Fe-N-C催化剂小结
3.3.7 Pt-Fe-N-C催化剂的表征结果
3.3.8 超低含量Pt负载Fe-N-C催化剂的氧还原性能
3.3.9 负载方法对Pt-Fe-N-C氧还原性能的影响
3.3.10 负载量对Pt-Fe-N-C氧还原性能的影响
3.3.11 催化剂对H2O2选择性的影响
3.3.12 催化剂在锌空电池中的应用研究
3.4 本章小结
四、明胶分散法制备多孔FeNC催化剂及其氧还原性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 仪器和试剂
4.2.2 FeNC催化剂的制备
4.2.3 催化剂的表征
4.2.4 电催化氧还原性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 多孔FeNC催化剂的表征结果
4.3.2 多孔FeNC催化剂的氧还原性能
4.3.3 前驱体对多孔FeNC氧还原性能的影响
4.3.4 焙烧温度对多孔FeNC氧还原性能的影响
4.3.5 机理探讨
4.4 本章小结
五、总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
作者简介
作者硕士期间论文发表以及学术情况
致谢
本文编号：3898553
【文章页数】：146 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
一、绪论
1.1 引言
1.2 氧还原反应
1.2.1 氧还原反应途径
1.2.2 氧还原反应机理
1.3 阴极氧还原催化剂
1.3.1 贵金属催化剂
1.3.2 非贵金属催化剂
1.3.3 非金属催化剂
1.3.4 氧还原催化剂小结与展望
1.4 本论文的选题依据、研究内容以及创新点
1.4.1 论文选题依据
1.4.2 论文研究内容
1.4.3 论文创新点
二、CeO2纳米颗粒负载Fe-N/C催化剂的制备及其氧还原性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 仪器和试剂
2.2.2 催化剂的合成
2.2.3 催化剂的表征
2.2.4 电催化氧还原性能测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 Fe-N/C催化剂和Ce O2纳米颗粒的表征分析结果
2.3.2 Fe-N/C-CeO2 催化剂的表征分析结果
2.3.3 CeO2对Fe-N/C催化剂氧还原性能的影响
2.3.4 CeO2 负载方法对Fe-N/C催化剂氧还原性能的影响
2.3.5 CeO2 负载量对Fe-N/C催化剂氧还原性能的影响
2.3.6 CeO2作用机制研究
2.4 本章总结
三、浸渍热解法制备的Fe-N-C及其负载低铂催化剂的氧还原性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 仪器和试剂
3.2.2 催化剂的合成
3.2.3 催化剂的表征
3.2.4 电催化氧还原性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 Fe-N-C催化剂的表征结果
3.3.2 Fe-N-C催化剂的氧还原性能
3.3.3 Fe源加入量对催化剂氧还原性能的影响
3.3.4 表面活性剂对催化剂氧还原性能的影响
3.3.5 热处理温度对催化剂氧还原性能的影响
3.3.6 Fe-N-C催化剂小结
3.3.7 Pt-Fe-N-C催化剂的表征结果
3.3.8 超低含量Pt负载Fe-N-C催化剂的氧还原性能
3.3.9 负载方法对Pt-Fe-N-C氧还原性能的影响
3.3.10 负载量对Pt-Fe-N-C氧还原性能的影响
3.3.11 催化剂对H2O2选择性的影响
3.3.12 催化剂在锌空电池中的应用研究
3.4 本章小结
四、明胶分散法制备多孔FeNC催化剂及其氧还原性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 仪器和试剂
4.2.2 FeNC催化剂的制备
4.2.3 催化剂的表征
4.2.4 电催化氧还原性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 多孔FeNC催化剂的表征结果
4.3.2 多孔FeNC催化剂的氧还原性能
4.3.3 前驱体对多孔FeNC氧还原性能的影响
4.3.4 焙烧温度对多孔FeNC氧还原性能的影响
4.3.5 机理探讨
4.4 本章小结
五、总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
作者简介
作者硕士期间论文发表以及学术情况
致谢
本文编号：3898553
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