功能化非贵金属催化剂的制备及其电催化应用研究

发布时间：2024-01-25 08:45

　　氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)是质子交换膜燃料电池及可充电式金属-空气电池等清洁、高效的电化学能量转换与存储装置中涉及的两个关键的反应进程。这两个反应的电催化剂在很大程度上决定了相应电化学装置的能量转换效率和成本。传统上,贵金属铂(Pt)是ORR的优良电催化剂,而贵金属氧化物二氧化铱(IrO₂)是OER的良好电催化剂。但贵金属的稀缺性和高昂的成本限制了其在电化学能量转换与存储器件中的大规模商业应用,因而非常有必要开发具有高性价比的新一代电催化剂。本研究通过开发简便、高效、节能环保的制备方法,成功地合成出一系列成本低廉、催化活性高的催化材料,包括活性硫化亚铜(Cu₂S)纳米棒、炭化的棉花负载ZIF-67和微波辅助合成的含氧空位二氧化锰(MnO₂)纳米棒。同时,采用了扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱、比表面积分析仪和电化学工作站等仪器系统地研究了材料的催化性能与材料结构、成分之间的关系,为寻找易于制备、原料蕴藏丰富、成本低廉、环保的催化材料开辟了新思路、提供了有益的参考。本论文的主要内...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 序言
    1.1 能量存储与转换技术
        1.1.1 燃料电池
        1.1.2 金属-空气电池
    1.2 电化学反应
        1.2.1 氧还原反应
        1.2.2 析氧反应
    1.3 电化学催化剂研究进展
        1.3.1 贵金属及其合金
        1.3.2 功能化炭材料
        1.3.3 过渡金属氧化物和硫化物
        1.3.4 金属有机框架
    1.4 本论文的选题依据
第二章 实验仪器以及表征方法
    2.1 实验仪器试剂及原料
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验试剂及原料
    2.2 材料结构及成分表征
        2.2.1 材料形貌分析
        2.2.2 X射线能谱定量分析及元素面分布
        2.2.3 X射线衍射分析
        2.2.4 比表面积与孔径分布测定
        2.2.5 X射线光电子能谱分析
        2.2.6 电化学测试方法分析
第三章 硫化亚铜纳米棒的制备及其析氧反应性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 还原石墨烯的制备
        3.2.2 硫化亚铜纳米棒的制备
        3.2.3 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料结构考察
        3.3.2 X射线光电子能谱分析
        3.3.3 析氧反应性能评价
    3.4 本章小结
第四章 棉花炭纤维负载ZIF-67炭化物的制备及其氧还原性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 棉花炭纤维负载ZIF-67炭化物的制备方法
        4.2.2 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料结构考察
        4.3.2 比表面积及孔径分布分析
        4.3.3 X射线光电子能谱分析
        4.3.4 氧还原反应性能评价
    4.4 本章小结
第五章 微波辅助合成含氧空位的α-二氧化锰及其氧还原性能的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 氧空位α-MnO₂-t的制备
        5.2.2 电化学测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 材料结构考察
        5.3.2 HRTEM和晶格参数分析
        5.3.3 X射线光电子能谱分析
        5.3.4 氧还原反应性能评价
    5.4 本章小结
第六章 总结
参考文献
攻读硕士期间已发表论文
致谢



本文编号：3884502