甲醇燃料电池电极催化材料的制备

发布时间：2017-04-28 17:06

  本文关键词：甲醇燃料电池电极催化材料的制备，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：燃料电池具有安装方便、清洁无污染、噪声低等优点,在军事或者民用领域均具有广泛应用。催化剂活性低以及制造成本过高是阻碍其商业化的重要原因；而载体对催化剂活性有重要影响,因而寻找性能优良的载体是解决该问题的可行途径之一。 本文在总结前人基础上,在甲醇燃料电池电极催化剂相关材料方面做了如下工作：首先以氧化石墨烯(GO)、苯酚和甲醛为原料,F127为模板剂,通过水热法和碳化过程制备出介孔碳/石墨烯复合碳材料(MCGC);研究了原料配比及用量对MCGC结构性质的影响。其次,以GO、甲阶酚醛树脂为原料、P123为模板剂,通过溶剂挥发自组装(EISA)法制备了新型介孔碳/石墨烯复合碳材料(NMCGC)。借助低温氮气吸附法、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等手段对MCGC和NMCGC碳材料的结构性质进行了表征。结果表明,MCGC与NMCGC均具有高的比表面积和大的孔体积；MCGC还具有三维互通的孔道结构。最后,分别以MCGC和NMCGC为载体制备了直接甲醇燃料电池(DMFC)电极催化剂Pt/MCGC和PtRu/NMCGC,并用能谱仪(EDS)、 TEM、XRD等手段进行表征；考察了两种催化剂对甲醇的催化氧化活性,并与相应商业活性碳负载的催化剂进行比较。结果表明,Pt/MCGC较之Pt/XC-72具有更高的电化学活性比表面积(ECSA),更高的甲醇催化氧化活性以及更高的耐腐蚀性；而PtRu/NMCGC与PtRu/XC-72催化氧化甲醇活性相当。
【关键词】：介孔碳/石墨烯 Pt 催化剂 直接甲醇燃料电池 制备
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM911.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-28
• 1.1 引言10
• 1.2 燃料电池的分类10-13
• 1.2.1 碱性燃料电池(AFC)11
• 1.2.2 磷酸燃料电池(PAFC)11
• 1.2.3 固体氧化物燃料电池(SOFC)11
• 1.2.4 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)11-12
• 1.2.5 质子交换膜燃料电池(PEMFC)12
• 1.2.6 直接甲醇燃料电池(DMFC)12-13
• 1.3 电极催化剂碳载体13-27
• 1.3.1 炭黑、石墨化材料13-15
• 1.3.2 碳纳米管15-19
• 1.3.3 碳凝胶19-21
• 1.3.4 碳纳米角、碳纳米卷21-22
• 1.3.5 活性碳纤维、碳纳米纤维22-23
• 1.3.6 介孔碳23-26
• 1.3.7 石墨烯26-27
• 1.4 本课题研究的意义27-28
• 第2章 实验部分28-36
• 2.1 实验中所用试剂及仪器28-29
• 2.1.1 试剂28-29
• 2.1.2 仪器29
• 2.2 碳载体的制备29-32
• 2.2.1 GO的制备29-30
• 2.2.2 甲阶酚醛树脂溶液的制备30
• 2.2.3 MCGC的制备30-32
• 2.2.4 NMCGC的制备32
• 2.3 催化剂的制备32-33
• 2.3.1 Pt/MCGC,Pt/XC-72的制备32
• 2.3.2 PtRu/NMCGC,PtRu/XC-72的制备32-33
• 2.4 载体及催化剂的表征33-36
• 2.4.1 X-射线衍射(XRD)33
• 2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)33
• 2.4.3 能谱(EDS)33-34
• 2.4.4 低温氮气吸附法34
• 2.4.5 红外光谱(IR)34
• 2.4.6 透射电镜(TEM)34
• 2.4.7 电化学工作站34-36
• 第3章 碳载体36-53
• 3.1 引言36
• 3.2 GO的表征36-37
• 3.3 制备条件对MCGC的影响37-42
• 3.3.1 GO与苯酚、甲醛、F127的配比37-39
• 3.3.2 模板剂F127含量的影响39-41
• 3.3.3 甲醛含量的影响41-42
• 3.4 制备条件对NMCGC的影响42-44
• 3.5 碳载体的表征与讨论44-51
• 3.5.1 XRD表征44-45
• 3.5.2 EDS表征45-47
• 3.5.3 SEM表征47-50
• 3.5.4 TEM表征50-51
• 3.6 MCGC的可能形成机理51-52
• 3.7 本章小结52-53
• 第4章 电极催化剂53-62
• 4.1 引言53-54
• 4.2 催化剂的表征54-56
• 4.2.1 XRD表征54-55
• 4.2.2 EDS表征55-56
• 4.2.3 TEM表征56
• 4.3 催化剂的电化学测试56-61
• 4.3.1 Pt/C-2与Pt/XC-72的电化学测试56-59
• 4.3.2 PtRu/NMCGC与PtRu/XC-72的电化学表征59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 结论与展望62-64
• 参考文献64-76
• 硕士期间发表的论文76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 ;Preparation of Multiwall Carbon Nanotubes-supported High Loading Platinum for Vehicular PEMFC Application[J];Chinese Chemical Letters;2005年11期

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本文编号：333195