过渡金属/碳复合阴极材料的制备及电催化性能研究
发布时间：2021-10-31 08:33
随着经济的发展,全球能源危机和环境恶化这两个问题日益严重,已经得到了社会的广泛关注。燃料电池（Fuel Cells）具有转换效率高,功率密度高,运行安静,无污染等优点可以更好的解决能源短缺。催化湿空气氧化（CWAO）是最经济和环保的高级氧化工艺之一。由于碳材料具有广泛的可用性,环境可接受性,耐腐蚀性和独特的表面性能,因此是制备催化剂的理想选择。但由于碳材料的电化学性能较差,以及贵金属的成本高昂,近年来在碳材料上负载过渡金属提高材料的电化学活性已经成为研究热点。本文通过简便的低温水热法制备钴和氮共掺杂的还原石墨烯氧化（Co-N-rGO）复合物。结构表征显示钴和氮是通过形成C-N和Co-O-C共价键,共同连接到rGO片上。循环伏安法和线性扫描伏安法表明与rGO,Co-rGO和N-rGO相比,Co-N-rGO复合材料具有较高的氧还原反应（ORR）电催化活性和四电子选择性。此外,Co-N-rGO复合材料在碱性介质中与商业Pt/C催化剂相比具有优异的稳定性和甲醇耐受性。钴或氮与rGO之间的强共价键不仅能够实现钴,氮和rGO在催化中的有效协同作用,也确保了复合催化剂的结构稳定性。Co-N-rGO具...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
rGO(a),Co-rGO(b),N-rGO(c)和Co-N-rGO(d)的SEM照片
合肥工业大学硕士学位论文剂的形态(图 3.2)。这些图像中显示制备的催化剂具有片层褶皱的石墨烯形貌，表明氧化石墨的氧化程度比较充分。除此之外，与没有 N 掺杂的催化剂相比，N-rGO和Co-N-rGO显示出更紧凑的多层结构，图3.2d为Co-N-rGO催化剂的SEM照片，与其他未掺杂金属的催化剂相比较，可以看出 Co-N-rGO 催化剂为纳米片状相互堆垛的石墨烯，并且石墨烯片层结构呈现明显的弯曲、褶皱。最后通过 SEM 图像可以发现，在 Co-rGO 催化剂的 rGO 表面上发现了分散的 Co3O4纳米颗粒，但在Co-N-rGO 的 SEM 图像中未发现明显的颗粒。(a) (b) (c)
图 4.2 Ni@NiO/GFFig.4.2 (a,b) SEM图 4.2a 和 b 显示了催化剂的粒在石墨毡纤维上以纳米颗粒的形式分散于 100 nm。图 4.2c 和 d 中显示了高分辨率条纹，其面间距离为 0.203层也观察到格子条纹，纳米粒子的晶面间距为匹配(JSPDS 47e1049)。因此出金属 Ni 表面附有一层超薄层为了做对比试验，将制得的制得 Ni/GF 催化剂。图 4.载体，而44.5°，51.9°和76.4°将制得的 Ni@NiO/GF 催化剂在空气气氛下剂，图 4.3b 结果显示 NiO复合材料的(a,b)SEM 图片和(c,d) TEM 图片b) and (c,d) TEM imagesof the Ni@NiO/GFcomposite.SEM 图像。在 Ni@NiO/GF 复合材料中纤维上以纳米颗粒的形式分散。在 TEM 图像中，这些纳米颗粒直径低TEM 图像，其清楚地揭示了一组晶面nm，对应于金属 Ni 的(111)面(JCPDS，04e0850纳米粒子的晶面间距为 0.242 nm，与 NiO 相因此，考虑到金属 Ni 易于在空气中氧化这一事实表面附有一层超薄层，超薄层为 NiO 的催化剂形式[90]。将制得的Ni@NiO/GF催化剂在H2气氛下，700℃4.3a 为 Ni/GF 的 XRD，其中 2θ 值为 25.0°处的三个衍射峰是典型的立方Ni相(JCPDS催化剂在空气气氛下，350℃下煅烧 1 h，制得Ox/GF 的催化剂负载了六方体 Ni2O3和立方体复合材料中，金属颗这些纳米颗粒直径低其清楚地揭示了一组晶面04e0850)。在外(111)平面完全易于在空气中氧化这一事实，我们提下煅烧1 h，的宽峰属于 GF，04-0850)。制得 NiOx/GF 催化NiO 结构，
本文编号：3467807
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
rGO(a),Co-rGO(b),N-rGO(c)和Co-N-rGO(d)的SEM照片
合肥工业大学硕士学位论文剂的形态(图 3.2)。这些图像中显示制备的催化剂具有片层褶皱的石墨烯形貌，表明氧化石墨的氧化程度比较充分。除此之外，与没有 N 掺杂的催化剂相比，N-rGO和Co-N-rGO显示出更紧凑的多层结构，图3.2d为Co-N-rGO催化剂的SEM照片，与其他未掺杂金属的催化剂相比较，可以看出 Co-N-rGO 催化剂为纳米片状相互堆垛的石墨烯，并且石墨烯片层结构呈现明显的弯曲、褶皱。最后通过 SEM 图像可以发现，在 Co-rGO 催化剂的 rGO 表面上发现了分散的 Co3O4纳米颗粒，但在Co-N-rGO 的 SEM 图像中未发现明显的颗粒。(a) (b) (c)
图 4.2 Ni@NiO/GFFig.4.2 (a,b) SEM图 4.2a 和 b 显示了催化剂的粒在石墨毡纤维上以纳米颗粒的形式分散于 100 nm。图 4.2c 和 d 中显示了高分辨率条纹，其面间距离为 0.203层也观察到格子条纹，纳米粒子的晶面间距为匹配(JSPDS 47e1049)。因此出金属 Ni 表面附有一层超薄层为了做对比试验，将制得的制得 Ni/GF 催化剂。图 4.载体，而44.5°，51.9°和76.4°将制得的 Ni@NiO/GF 催化剂在空气气氛下剂，图 4.3b 结果显示 NiO复合材料的(a,b)SEM 图片和(c,d) TEM 图片b) and (c,d) TEM imagesof the Ni@NiO/GFcomposite.SEM 图像。在 Ni@NiO/GF 复合材料中纤维上以纳米颗粒的形式分散。在 TEM 图像中，这些纳米颗粒直径低TEM 图像，其清楚地揭示了一组晶面nm，对应于金属 Ni 的(111)面(JCPDS，04e0850纳米粒子的晶面间距为 0.242 nm，与 NiO 相因此，考虑到金属 Ni 易于在空气中氧化这一事实表面附有一层超薄层，超薄层为 NiO 的催化剂形式[90]。将制得的Ni@NiO/GF催化剂在H2气氛下，700℃4.3a 为 Ni/GF 的 XRD，其中 2θ 值为 25.0°处的三个衍射峰是典型的立方Ni相(JCPDS催化剂在空气气氛下，350℃下煅烧 1 h，制得Ox/GF 的催化剂负载了六方体 Ni2O3和立方体复合材料中，金属颗这些纳米颗粒直径低其清楚地揭示了一组晶面04e0850)。在外(111)平面完全易于在空气中氧化这一事实，我们提下煅烧1 h，的宽峰属于 GF，04-0850)。制得 NiOx/GF 催化NiO 结构，
本文编号：3467807
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