多元醇还原法制备Pt/RGONRs及其氧还原反应性能

发布时间：2024-06-01 14:26

　　随着科技的不断进步,社会对于能源的需求日益增长,开发可替代的新型能源的需求越来越迫切。甲醇燃料电池(DMFCs)作为质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的一种,由于其极高的能源转化率、常温下反应、原料的易得性等特点而备受关注。其中发生于阴极的氧还原反应(ORR)为DMFCs中的限速反应,为了解决目前所使用催化剂面临的性能与经济型的问题,提升所用催化剂中Pt的利用率,增强催化剂的催化性能,本论文通过微波辅助的乙二醇还原法及乙酸盐辅助的乙二醇还原法,通过探究最适制备条件,采用碳纳米管轴向打开制备的石墨烯纳米条带作为载体,制备出一系列Pt/RGONRs负载型催化剂,并探究其在ORR反应中的催化活性。以多壁碳纳米管为原料,在浓硫酸及高锰酸钾的作用下,轴向打开后生成氧化石墨烯纳米条带(GONRs)。在使用氯铂酸作为前体的条件下,通过微波辅助的乙二醇还原法,在进行了分步还原与一步还原、不同制备pH值、不同微波反应时间等探究后,制备出Pt纳米颗粒平均粒径约3.5 nm,且均匀分布于载体之上的Pt/RGONRs催化剂。在制备过程中Pt离子首先吸附于GONRs中的含氧基团上,接着包覆的Pt离子与GONRs...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 直接甲醇燃料电池阴极氧还原反应
        1.1.1 氧还原反应的反应路径
        1.1.2 氧还原反应催化剂研究进展
    1.2 碳材料载体
        1.2.1 碳纳米管
        1.2.2 碳纳米纤维
        1.2.3 石墨烯
        1.2.4 石墨烯纳米条带
    1.3 负载型铂基催化剂的制备方法
        1.3.1 浸渍法
        1.3.2 离子交换法
        1.3.3 微乳液法
        1.3.4 胶体法
    1.4 多元醇还原法
        1.4.1 热处理乙二醇还原法
        1.4.2 微波辅助乙二醇还原法
        1.4.3 常温还原乙二醇还原法
    1.5 本论文选题依据及研究内容
2 氧化石墨烯纳米条带的制备
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验试剂及仪器
        2.1.2 多壁碳纳米管的氧化打开
        2.1.3 载体材料的表征
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 N2吸附-脱附分析
        2.2.3 透射电镜表征
        2.2.4 拉曼光谱分析
        2.2.5 傅立叶变换-红外光谱分析
    2.3 本章小结
3 微波辅助乙二醇还原法制备铂基催化剂用于氧还原反应
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验试剂及仪器
        3.1.2 催化剂的制备
        3.1.3 氧还原反应活性评价
        3.1.4 催化剂的表征
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 一步还原与分布还原制备对于催化剂性能的影响
        3.2.2 不同制备pH值对于催化剂性能的影响
        3.2.3 不同微波时间对于催化剂性能的影响
        3.2.4 不同载体材料对于催化剂性能的影响
    3.3 本章小结
4 乙酸盐辅助常温乙二醇还原法制备铂基催化剂用于氧还原反应
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验试剂及仪器
        4.1.2 催化剂的制备
        4.1.3 催化剂的表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 载体预还原前后对于催化剂性能的影响
        4.2.2 不同静置时间对于催化剂性能的影响
        4.2.3 不同乙酸盐浓度对于催化剂性能的影响
        4.2.4 不同种类乙酸盐对于催化剂反应性能的影响
    4.3 本章小结
结论
创新点与工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3986022