Ag-Cu纳米催化剂的制备及其锌空气电池的研究
[Abstract]:As an efficient and clean new energy technology, metal air battery has received more and more attention. The study of electrocatalysts for oxygen reduction has always been a hot issue in metal air batteries. In order to improve the catalytic activity of oxygen reduction reaction, increase the stability of catalyst and reduce the cost of catalyst, the study of Ag based catalyst is of great significance. The main research content of this paper is the catalytic activity of Ag-Cu nano-catalyst. In this paper, Ag-Cu bimetallic dendrites and Ag-Cu nanoalloys were prepared by Galvani substitution reaction and electrochemical deposition, respectively. The catalytic activity of Ag-Cu catalyst for oxygen reduction reaction was measured by electrochemical method, and the mechanism of improving the catalytic activity of oxygen reduction reaction with Ag-Cu nano-catalyst was studied by physical characterization. The main experimental conclusions of this paper are as follows: (1) Ag-Cu catalyst was prepared by Galvani substitution reaction. Ag-Cu catalyst was directly supported on the foam nickel collector to form a carbon-free and non-adhesive catalyst layer. The Ag-Cu catalyst has dendritic morphology and is a bimetallic nanomaterials with Ag,Cu two-phase separation. In the preparation process, the concentration of CuSO_4 and AgNO_3 in precursor solution has a great influence on the morphology of Ag-Cu nanomaterials. The experimental results show that when the Ag-Cu nanomaterials are replaced in 0.3M CuSO_4 solution for 2 h and then in 10 mM AgNO_3 solution for 120s, the Ag-Cu nanomaterials are multilayered and the dendritic morphology is complete. Electrochemical tests show that the process of oxygen reduction catalyzed by Ag-Cu bimetallic nanocatalyst is 4e path. The catalytic activity is twice as high as that of pure Ag catalyst. The discharge voltage of primary zinc air battery at 20mA cm~ (- 2) current density is 1.11 V. using Ag-Cu bimetallic nano-dendritic catalyst without carbon and adhesive as air cathode. The specific capacity and specific power density of the cell are 572mAh g ~ (- 1) and 641 mWh g ~ (- 1), respectively. The reciprocating cycle efficiency of rechargeable zinc air battery is 53.9%. (2) Ag-Cu nano-alloy catalyst with partial solid solution was prepared by electrochemical deposition. By changing the molar ratio of Ag to Cu ions in precursor solution, Ag-Cu nano-alloys with different Cu contents were prepared. Through the test results of oxygen reduction activity, it is concluded that the effective Cu content to improve the catalytic activity of Ag-Cu nano-alloy is 2.5 times of that of 17%-40%.Ag-Cu nano-alloy, which is 2.5 times of that of pure Ag. The alloyed Ag-Cu nanomaterials have high oxidation resistance. Using carbon-free and non-adhesive Ag-Cu nanoalloy catalyst as air cathode, the discharge voltage of primary zinc air battery at 20 mA cm~ (- 2) current density is 1.18 V. The reciprocating cycle efficiency of rechargeable zinc air battery is 56.4%. Ag-Cu nano-alloy has good anti-CO_2 toxicity in zinc-air battery.
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ426;TM911.41
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,本文编号:2475514
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