当前位置:主页 > 科技论文 > 化学论文 >

硼掺杂介孔碳作为氧气还原电催化剂的研究

发布时间:2019-07-05 20:17
【摘要】:氧气还原反应(ORR)是燃料电池阴极上的重要过程,然而,其缓慢的动力学限制了燃料电池的性能,因此需要电催化剂来加速氧气还原反应。本论文以介孔碳作为催化剂,通过异原子硼(B)掺杂、硼和磷(P)共掺杂、硼和氮(N)共掺杂调控介孔碳的ORR的催化活性位。通过有序介孔结构的构筑,一方面提高介孔碳的比表面积,以增加催化活性位的数目;另一方面,改善三相界面区的氧气和电解液的传输,从而进一步促进氧气还原反应。采用溶剂蒸发诱导自组装法,以硼酸为B源,制备出B掺杂有序介孔碳,与未掺杂B的介孔碳相比,B掺杂介孔碳表现出明显提高的ORR催化活性。在B掺杂介孔碳的基础上,分别以磷酸和尿素作为P源和N源、硼酸为B源,以相同的制备方法合成了B和P、B和N共掺杂的介孔碳。系统研究了异原子掺杂种类、掺杂量、共掺杂异原子之间的前驱体比例和材料微观结构对ORR催化活性的影响,探讨了B掺杂、B和P共掺杂、B和N共掺杂介孔碳的ORR的催化机理,为设计、制备其它异原子掺杂碳的催化剂提供指导。
[Abstract]:Oxygen reduction reaction (ORR) is an important process on the cathode of fuel cell. However, its slow kinetics limits the performance of fuel cell, so it is necessary for electrocatalyst to accelerate the oxygen reduction reaction. In this paper, mesoporous carbon was used as catalyst to regulate the catalytic activity site of mesoporous carbon ORR by alloatomic boron (B) doping, boron and phosphorus (P) co-doping, boron and nitrogen (N) co-doping. Through the construction of ordered mesoporous structure, on the one hand, the specific surface area of mesoporous carbon is increased to increase the number of catalytic active sites; on the other hand, the transport of oxygen and electrolyte in the three-phase interface region is improved, so as to further promote the oxygen reduction reaction. B-doping ordered mesoporous carbon was prepared by solvent evaporation induced self-assembly with boric acid as B source. Compared with undoped B mesoporous carbon, B-doped mesoporous carbon showed obvious improvement in ORR catalytic activity. On the basis of B-doped mesoporous carbon, B and P, B and N co-doped mesoporous carbon were synthesized by the same preparation method using phosphate and urea as P source and N source and boric acid as B source, respectively. The effects of hetero-atom doping type, doping amount, precursor ratio and microstructure on the catalytic activity of ORR were studied systematically. The catalytic mechanism of B-doping, B and P co-doping, B and N co-doping mesoporous carbon ORR was discussed, which provided guidance for the design and preparation of other hetero-atom-doped carbon catalysts.
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O643.36

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈先学,卢建树;直接甲醇燃料电池电催化剂的研究进展[J];化工新型材料;2003年05期

2 陈维民;孙公权;赵新生;孙丕昌;杨少华;辛勤;;直接甲醇燃料电池电催化剂性能衰减研究[J];高等学校化学学报;2007年05期

3 张林森;王力臻;李振亚;王为;;活性炭负载镍析氢电催化剂的制备和表征[J];化学工业与工程;2009年02期

4 侯晓川;高丛X&;肖连生;张树峰;刘晨;郭金良;;纳米碳基铂电催化剂的研制及表征[J];有色金属(冶炼部分);2010年06期

5 巢亚军;;特拉华大学研发高选择性高效电催化剂可将二氧化碳转化为化学品[J];化学工业与工程技术;2014年01期

6 于书平;娄群;刘润婷;韩克飞;汪中明;朱红;;Cu@Pt/MWCNTs-MnO_2电催化剂的制备及电催化性能研究[J];化学学报;2012年22期

7 李旭光,邢巍,唐亚文,陆天虹;直接甲醇燃料电池阴极电催化剂的研究进展[J];化学通报;2003年08期

8 唐志诚;吕功煊;;直接甲醇燃料电池阳极电催化剂[J];化学进展;2007年09期

9 郭娟;陈胜洲;邹汉波;林维明;;导电聚合物电催化剂的研究进展[J];电池;2010年06期

10 李青莲;曲永和;;电化学工业中电催化剂的活性及其设计的探讨[J];陕西化工;1992年03期

相关会议论文 前10条

1 赵莹莹;杨文胜;;Pd/TiO_2-graphene电催化剂的制备及其性能研究[A];第十四届全国青年催化学术会议会议论文集[C];2013年

2 徐明丽;张正富;杨显万;;直接甲醇燃料电池中阳极电催化剂的研究现状[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年

3 刘晓为;索春光;张宇峰;唐鼎;;微型直接甲醇燃料电池用电催化剂的制备及性能[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年

4 夏小芸;原鲜霞;张慧娟;马紫峰;;卟啉电催化剂的超声分散法制备工艺研究[A];2008 International Hydrogen Forum Programme and Abstract[C];2008年

5 徐吉静;王中利;徐丹;张蕾蕾;张新波;;新型锂空气电池电催化剂研究[A];第十四届全国青年催化学术会议会议论文集[C];2013年

6 陈金媛;;TiO_2/碳纳米管光电催化剂的制备及性能[A];第四届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2005年

7 陈胜洲;杨伟;王松清;刘自力;林维明;;氮掺杂碳气凝胶负载钴电催化剂的性能研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年

8 刘岩;王远;高昂;张琳玮;;高催化活性和高稳定性直接甲醇燃料电池电催化剂[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第28分会:绿色化学[C];2014年

9 黄建书;张校刚;罗建民;孙景玉;杨文建;;水热法制备Ag-WO_3纳米电催化剂[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年

10 陈声培;黄桃;侯晓雯;周志有;孙世刚;;不锈钢载铂基电催化剂上甲酸氧化的原位FTIR反射光谱研究[A];全国第13届分子光谱学术报告会论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前1条

1 本报记者 罗阿华 通讯员 罗威;电催化剂设计:开通反应直通车[N];中国化工报;2014年

相关博士学位论文 前10条

1 王娟;多级微纳结构Ni/Co基电催化剂的制备及氢能转换中的应用[D];北京化工大学;2015年

2 周振华;直接甲醇燃料电池:高分散高负载铂基电催化剂的制备规律研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年

3 贾荣利;石墨化沥青基超细炭粉负载Pt基电催化剂的研究[D];天津大学;2005年

4 朱科;质子交换膜燃料电池Pt/C电催化剂和膜电极的研究[D];天津大学;2005年

5 姜鲁华;直接醇类燃料电池阳极铂基电催化剂的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2005年

6 王毓娟;SOFC阳极甲烷直接氧化电催化剂的研究[D];华南理工大学;2001年

7 马俊红;铂—钌电催化剂中助剂钌的形态及稳定性研究[D];大连理工大学;2010年

8 陈维民;直接甲醇燃料电池电催化剂稳定性研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2007年

9 侯中军;质子交换膜燃料电池抗CO电催化剂及电极结构的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年

10 高敏锐;几种少铂/非铂电催化剂的结构设计、宏量合成及应用研究[D];中国科学技术大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 安丽娟;直接乙醇燃料电池:铂基和钯基电催化剂的研究[D];石河子大学;2015年

2 韩苗;静电纺丝法制备用于ORR的PdCo催化剂[D];大连交通大学;2015年

3 胡登平;碳基锰钴尖晶石氧化物复合阴极电催化剂的制备及性能研究[D];南京理工大学;2015年

4 刘宁;纳米二硫化钼制氢电催化剂的结构设计与性能优化[D];暨南大学;2015年

5 陆楠宁;三芳基咪唑类有机电催化剂的电极反应动力学、结构优化及应用研究[D];北京工业大学;2015年

6 黄祥君;基于氮掺杂多孔碳材料的燃料电池阴极电催化剂的制备与性能研究[D];安徽大学;2016年

7 施金乐;基于过渡金属电解水催化剂的制备及性能研究[D];重庆师范大学;2016年

8 苏建敏;硼掺杂介孔碳作为氧气还原电催化剂的研究[D];苏州大学;2016年

9 孙世国;直接甲醇燃料电池电催化剂形貌控制制备研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年

10 娄群;质子交换膜燃料电池阴极电催化剂的制备与表征[D];北京化工大学;2012年



本文编号:2510784

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/2510784.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户83937***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com