氮掺杂碳材料作为金属空气电池氧电极双功能催化剂的性能研究
发布时间：2020-12-19 19:40
经济快速发展和工业化引起了对能源可用性和环境污染的担忧,能源的可持续供应需要新型的清洁能源技术。作为最具发展前景的电化学储能设备,金属空气电池因具有高的能量密度和转换效率而受到极大关注。氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）是金属空气电池氧电极的中心反应,但其迟缓的动力学过程使得金属空气电池的效率较低。所以,阴极催化剂的改进仍然是其应用的挑战。适用于氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）的双功能催化剂能有效的改善金属空气电池的性能。因此,迫切需求研发高效合适的双功能性催化剂来促进金属空气电池的发展。氮掺杂碳材料在碱性电解液中表现出优异的电催化活性,被认为是具有发展前景的催化剂。基于此,本文合成了几种氮掺杂碳材料,围绕其作为双功能催化剂这一课题进行了以下工作:（1）Ag/NC作为金属空气电池阴极催化剂的制备及其催化性能研究。采用尿素和蔗糖作碳源和氮源,简单的一步原位热解方法,制备了银,氮掺杂碳纳米片催化剂（Ag/NC）。结构表征分析得出Ag和N成功掺入了材料中。电化学测试表明,Ag/NC在碱性介质中展现出优异的ORR催化活性,动力学参数确定其为4电子（4e-...
【文章来源】：山西师范大学山西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)锌空气电池和(b)锂空气的反应机理图
绪论OH2-(aq)+ H2O(aq)+ 2e-→ 3OH-(aq)为四电子反应路径，式（1-5）为二电子反应途径。四电子转移路应机理。反应机理电金属空气电池，OER 反应实际上是 ORR 反应的逆向过程[13]。出氧气和电子。然而，由于氧具有强烈的不可逆性，从而使得氧以描述。同时，反应过程中还涉及到多步电子转移的反应，所杂[13-15]。不同的催化剂产生不一样的反应机制。对于金属催化剂体 OER 反应机理如图 1-2[16]。
绪论贵金属催化剂金属催化剂对 ORR/OER 有高的催化活性，但其资源稀少，价格的商业化发展。非贵金属具有不同于贵金属的特点，如来源丰富及对环境污染小等[24-26]。目前，非贵金属催化剂被广泛应用于电化剂的种类繁多，可分为过渡金属化合物和非金属催化剂。渡金属化合物属种类很多，常用的有铁、钴、镍、铜、锰等，这些金属有强的氧究热点。用作 ORR/OER 的过渡金属化合物又能分成几类：氧化物磷化物等。其中，过渡金属氧化物是催化剂中研究最深且最为广渡金属化合物在 ORR/OER 催化领域的研究进展。磷化物等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂研究进展[J]. 康启平,张国强,张志芸,刘艳秋,乔佳. 新能源进展. 2018(01)
[2]银耳状Fe-N-C复合催化剂的制备及催化氧还原性能研究[J]. 黄燕平,苑红艳,张健,杨亚辉,刘洪涛. 分析化学. 2017(09)
[3]Highly efficient Fe/N/C catalyst using adenosine as C/N-source for APEFC[J]. Huan Ren,Ying Wang,Xun Tang,Juntao Lu,Li Xiao,Lin Zhuang. Journal of Energy Chemistry. 2017(04)
[4]A comprehensive review on recent progress in aluminum-air batteries[J]. Yisi Liu,Qian Sun,Wenzhang Li,Keegan R.Adair,Jie Li,Xueliang Sun. Green Energy & Environment. 2017(03)
[5]多级孔La1-xSrxCo1-yCuyO3的软模板法制备、表征及催化活性[J]. 金云龙,王丽,王颖,李星,赵少俊,杨文怡. 中国稀土学报. 2017(03)
[6]金属-空气电池阴极双功能催化剂研究进展[J]. 王亚,来庆学,朱军杰,梁彦瑜. 化学研究. 2017(01)
[7]Recent progress in rechargeable alkali metal-air batteries[J]. Xin Zhang,Xin-Gai Wang,Zhaojun Xie,Zhen Zhou. Green Energy & Environment. 2016(01)
[8]金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展[J]. 王瀛,张丽敏,胡天军. 化学学报. 2015(04)
本文编号：2926462
【文章来源】：山西师范大学山西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)锌空气电池和(b)锂空气的反应机理图
绪论OH2-(aq)+ H2O(aq)+ 2e-→ 3OH-(aq)为四电子反应路径，式（1-5）为二电子反应途径。四电子转移路应机理。反应机理电金属空气电池，OER 反应实际上是 ORR 反应的逆向过程[13]。出氧气和电子。然而，由于氧具有强烈的不可逆性，从而使得氧以描述。同时，反应过程中还涉及到多步电子转移的反应，所杂[13-15]。不同的催化剂产生不一样的反应机制。对于金属催化剂体 OER 反应机理如图 1-2[16]。
绪论贵金属催化剂金属催化剂对 ORR/OER 有高的催化活性，但其资源稀少，价格的商业化发展。非贵金属具有不同于贵金属的特点，如来源丰富及对环境污染小等[24-26]。目前，非贵金属催化剂被广泛应用于电化剂的种类繁多，可分为过渡金属化合物和非金属催化剂。渡金属化合物属种类很多，常用的有铁、钴、镍、铜、锰等，这些金属有强的氧究热点。用作 ORR/OER 的过渡金属化合物又能分成几类：氧化物磷化物等。其中，过渡金属氧化物是催化剂中研究最深且最为广渡金属化合物在 ORR/OER 催化领域的研究进展。磷化物等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂研究进展[J]. 康启平,张国强,张志芸,刘艳秋,乔佳. 新能源进展. 2018(01)
[2]银耳状Fe-N-C复合催化剂的制备及催化氧还原性能研究[J]. 黄燕平,苑红艳,张健,杨亚辉,刘洪涛. 分析化学. 2017(09)
[3]Highly efficient Fe/N/C catalyst using adenosine as C/N-source for APEFC[J]. Huan Ren,Ying Wang,Xun Tang,Juntao Lu,Li Xiao,Lin Zhuang. Journal of Energy Chemistry. 2017(04)
[4]A comprehensive review on recent progress in aluminum-air batteries[J]. Yisi Liu,Qian Sun,Wenzhang Li,Keegan R.Adair,Jie Li,Xueliang Sun. Green Energy & Environment. 2017(03)
[5]多级孔La1-xSrxCo1-yCuyO3的软模板法制备、表征及催化活性[J]. 金云龙,王丽,王颖,李星,赵少俊,杨文怡. 中国稀土学报. 2017(03)
[6]金属-空气电池阴极双功能催化剂研究进展[J]. 王亚,来庆学,朱军杰,梁彦瑜. 化学研究. 2017(01)
[7]Recent progress in rechargeable alkali metal-air batteries[J]. Xin Zhang,Xin-Gai Wang,Zhaojun Xie,Zhen Zhou. Green Energy & Environment. 2016(01)
[8]金属空气电池阴极氧还原催化剂研究进展[J]. 王瀛,张丽敏,胡天军. 化学学报. 2015(04)
本文编号：2926462
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