共价有机框架衍生的Sn辅助合成多孔N,S共掺杂碳及其氧还原性能
发布时间：2024-10-03 04:27
氧还原反应（ORR）是发生在质子交换膜燃料电池（PEMFC）和锌-空气电池阴极的核心反应。由于阴极ORR反应动力学过程迟缓,使得两种电池的功率密度难以大幅提高。贵金属作为电催化剂可以加快阴极ORR化学反应速率,由于其高昂的成本而限制了PEMFC和锌空电池的商业化规模应用。过渡金属修饰的碳材料具有替代铂基贵金属电催化剂的潜力,其在碱性溶液半电池中的ORR催化活性可以与商业Pt/C媲美,但在酸性介质却与Pt/C活性相差甚远,尤其在电池实际应用中的性能尚不能令人满意。开发高效ORR电催化剂是促进PEMFC和锌空电池的商业化发展的重要任务。过渡金属及其合金纳米颗粒修饰的碳材料已经被广泛报道具有有效的ORR活性,特别是研究表明二者的协同催化效应显著增强了ORR的催化活性和稳定性。然而对于主族金属及其合金是否能够有效促进碳材料的ORR电催化性能,尚缺少系统研究。主族金属Sn的亲氧性使其有助于氧气吸附和活化。Sn与C被证明可形成有效的Sn-C键。修饰在碳材料表面的Sn金属带来了良好的电子转移特性,促进碳材料的ORR催化活性大大提升。Sn元素最早用于古代青铜器,熔点低,高温熔融状态下易与各种金属形成合金...
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 ORR电催化机理
1.2 ORR电催化剂的优化
1.3 非贵金属ORR电催化剂
1.3.1 杂原子掺杂型碳材料
1.3.2 过渡金属修饰的碳催化剂
1.3.3 主族金属修饰的碳电催化剂
1.4 共价有机聚合物
1.5 本文的选题思路
参考文献
第二章 共价有机框架衍生的新型Sn@S-N-C电催化材料
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验仪器与试剂
2.2.2 样品的制备
2.2.3 样品的表征
2.2.4 电化学性能表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 Sn-COF前驱物的结构表征
2.3.2 Sn@S-N-C催化剂的结构和形貌
2.3.3 Sn@S-N-C-900 材料表面元素组成分析
2.3.4 Sn@S-N-C-900 材料的ORR电化学性能
2.4 小结
参考文献
第三章 超细Cu_6Sn_5负载N,S共掺杂碳基高效非贵金属复合材料
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 仪器与试剂
3.2.2 样品的制备
3.2.3 样品的表征
3.2.4 ORR电化学性能表征
3.2.5 锂离子电池性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 Cu-Sn-COF前驱物的表征
3.3.2 Cu_6Sn_5@S-N-C材料的结构和形貌
3.3.3 Cu_6Sn_5@S-N-C材料的表面组成与缺陷
3.3.4 Cu_6Sn_5@S-N-C材料ORR性能
3.3.5 Cu_6Sn_5@S-N-C-900 材料储锂性能的研究
3.4 结论
参考文献
第四章 氮硫共掺杂碳复合的FeSn_2双壳结构及其氧还原性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 仪器试剂
4.2.2 样品的合成
4.2.3 样品的表征
4.2.4 电化学测试
4.2.5 锌空电池测试
4.3 结果讨论
4.3.1 Fe-Sn-CPFs前驱物结构表征
4.3.2 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C结构组成与形貌特征
4.3.3 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C组成和元素分布
4.3.4 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C孔结构和石墨化程度分析
4.3.5 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C电化学性能
4.3.6 双壳纳米结构高效ORR性能的原因
4.3.7 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C在锌空电池中的应用
4.4 结论
参考文献
第五章 Sn(OH)_x辅助合成锰-共价卟啉基框架衍生的Mn-N-S-C氧还原电催化材料
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 仪器与试剂
5.2.2 材料合成
5.2.3 电化学测试
5.2.4 表征技术
5.3 实验部分
5.3.1 Mn-COFs的结构表征
5.3.2 Mn-S-N-Cs的合成及结构分析
5.3.3 Mn-S-N-Cs表面组成
5.3.4 ORR电催化性能
5.4 结论
参考文献
第六章 结论
硕士期间主要科研成果
致谢
本文编号：4006758
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 ORR电催化机理
1.2 ORR电催化剂的优化
1.3 非贵金属ORR电催化剂
1.3.1 杂原子掺杂型碳材料
1.3.2 过渡金属修饰的碳催化剂
1.3.3 主族金属修饰的碳电催化剂
1.4 共价有机聚合物
1.5 本文的选题思路
参考文献
第二章 共价有机框架衍生的新型Sn@S-N-C电催化材料
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验仪器与试剂
2.2.2 样品的制备
2.2.3 样品的表征
2.2.4 电化学性能表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 Sn-COF前驱物的结构表征
2.3.2 Sn@S-N-C催化剂的结构和形貌
2.3.3 Sn@S-N-C-900 材料表面元素组成分析
2.3.4 Sn@S-N-C-900 材料的ORR电化学性能
2.4 小结
参考文献
第三章 超细Cu_6Sn_5负载N,S共掺杂碳基高效非贵金属复合材料
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 仪器与试剂
3.2.2 样品的制备
3.2.3 样品的表征
3.2.4 ORR电化学性能表征
3.2.5 锂离子电池性能测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 Cu-Sn-COF前驱物的表征
3.3.2 Cu_6Sn_5@S-N-C材料的结构和形貌
3.3.3 Cu_6Sn_5@S-N-C材料的表面组成与缺陷
3.3.4 Cu_6Sn_5@S-N-C材料ORR性能
3.3.5 Cu_6Sn_5@S-N-C-900 材料储锂性能的研究
3.4 结论
参考文献
第四章 氮硫共掺杂碳复合的FeSn_2双壳结构及其氧还原性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 仪器试剂
4.2.2 样品的合成
4.2.3 样品的表征
4.2.4 电化学测试
4.2.5 锌空电池测试
4.3 结果讨论
4.3.1 Fe-Sn-CPFs前驱物结构表征
4.3.2 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C结构组成与形貌特征
4.3.3 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C组成和元素分布
4.3.4 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C孔结构和石墨化程度分析
4.3.5 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C电化学性能
4.3.6 双壳纳米结构高效ORR性能的原因
4.3.7 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C在锌空电池中的应用
4.4 结论
参考文献
第五章 Sn(OH)_x辅助合成锰-共价卟啉基框架衍生的Mn-N-S-C氧还原电催化材料
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 仪器与试剂
5.2.2 材料合成
5.2.3 电化学测试
5.2.4 表征技术
5.3 实验部分
5.3.1 Mn-COFs的结构表征
5.3.2 Mn-S-N-Cs的合成及结构分析
5.3.3 Mn-S-N-Cs表面组成
5.3.4 ORR电催化性能
5.4 结论
参考文献
第六章 结论
硕士期间主要科研成果
致谢
本文编号：4006758
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