杂原子掺杂多孔石墨烯负载α-MnO 2 的合成与氧还原催化性能研究

发布时间：2024-05-11 00:43

　　锌-空气电池具有内阻小、对环境污染低等优点,成为近年来在新能源领域被广泛研究的焦点之一。在锌-空气电池内部组成中,空气阴极催化层(进行双功能催化作用OER/ORR)对电池性能起着至关重要的作用,因此,研究空气阴极电极催化剂成为了锌-空气电池的重点。然而,空气电极的动力学速度较为缓慢,催化阴极反应活性不高。阻碍了商业化大规模应用,这就制约了锌-空气电池的普遍发展。有鉴于此,开发性能高、稳定性好、价格低廉的高性能空气阴极催化剂成了重点研究的内容。三维多孔石墨烯(3D-hGO),一种比表面积较大、孔隙率高以及导电率高的碳材料,杂原子掺杂(特别是氮原子与硫原子)使石墨烯表面暴露出反应活性位点,具有较高的氧还原ORR催化反应活性位点,杂原子掺杂多孔石墨烯不仅可以做催化剂的载体,其本身还会由于多孔效应导致比面积增大而显示优异的催化性能。本论文通过一步法水热反应,制备了氮原子(尿素提供)与氮、硫双原子(硫脲提供)分别掺杂石墨烯与α-二氧化锰的复合两种催化剂。本文通过一步水热法制备并研究了锰源与掺杂原子的摩尔比例分别为1:0、1:1、1:2、2:1的催化剂,并对其结构以及电化学性能进行测试对比,结果显...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 锌-空气电池简介
    1.2 电催化的基本原理
        1.2.1 空气电极氧还原催化材料的研究进展
        1.2.2 氧还原(ORR)机理
        1.2.3 氧析出(OER)机理
        1.2.4 双功能催化剂
        1.2.5 贵金属及其合金催化剂
        1.2.6 碳基材料催化剂
        1.2.7 过渡金属氧化物类催化剂
    1.3 本课题的提出
        1.3.1 本文研究意义
        1.3.2 本文研究的主要内容
2 实验材料和实验方法
    2.1 实验用到的材料及设备
    2.2 材料表征及制备
        2.2.1 材料的表征
        2.2.2 电极的制备
        2.2.3 材料的制备
        2.2.4 电化学性能测试
3 α-MnO₂/氮掺杂石墨烯复合材料的制备及其电化学性能
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 α-MnO₂/NhrGO复合材料的XRD分析
        3.2.2 α-MnO₂/NhGO复合材料的SEM分析
        3.2.3 比表面积与孔径分析
        3.2.4 电化学性能分析
    3.3 本章小结
4 α-MnO₂/氮硫双原子掺杂多孔石墨烯的表征与电化学性能
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 扫描电镜(SEM)分析
        4.2.2 透射电镜(TEM)分析
        4.2.3 X射线衍射(XRD)分析
        4.2.4 比表面积与孔径分析
        4.2.5 电化学性能分析
    4.3 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3969263