当前位置:主页 > 科技论文 > 化学论文 >

氮/硫共掺杂石墨烯的制备及其氧还原催化性能研究

发布时间:2021-01-11 11:13
  氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)是不同能量转换和存储器件如燃料电池、金属-空气电池、微生物燃料电池等的重要半反应,其迟缓的动力学严重限制了这些器件的性能。贵金属铂(Pt)是活性最好的ORR催化剂,但存在成本高、耐用性差等缺点。为了寻找可替代的ORR催化剂,人们进行了深入的研究。杂原子掺杂的碳材料已经被证明是有前途的ORR催化剂之一,但目前对合成方式-掺杂位点-催化性能三者之间的相互关系缺乏深入认识。本文通过简单环保的方法,制备出N/S共掺杂石墨烯材料,并对其ORR催化性能进行了系统的研究。主要工作如下:(1)使用多巴胺、半胱氨酸分别作为氮源、硫源,利用多巴胺的自聚合特性首先功能化氧化石墨烯(graphene oxide,GO),随后修饰半胱氨酸,最后在惰性气氛下通过退火制备了N/S共掺杂石墨烯。产物呈现多孔三维网络结构,纳米片高度褶皱,具有较高的比表面积,氮、硫原子均被有效掺杂到了石墨烯骨架中。电化学测试表明所制备的ORR催化剂,在碱性介质中以4电子转移过程为主,并且表现出显著增强的催化活性、稳定性以及较强的耐甲醇干扰能力,是一种性能良好的ORR... 

【文章来源】:西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:70 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 综述
    1.1 电化学氧还原的重要意义
        1.1.1 氧还原反应的基本图像
        1.1.2 氧还原反应迟缓的动力学
    1.2 ORR催化剂的评价方法与指标
        1.2.1 评价方法
        1.2.2 评价指标
    1.3 氧还原催化剂的研究现状
        1.3.1 基于贵金属的氧还原催化剂
        1.3.2 基于其它非贵金属的催化剂
        1.3.3 基于杂原子掺杂碳材料的催化剂
    1.4 杂原子掺杂碳材料的氧还原催化研究
        1.4.1 掺杂碳材料的制备方式
        1.4.2 单掺杂碳材料
        1.4.3 多掺杂碳材料
    1.5 本论文的研究内容和意义
第2章 实验方法
    2.1 仪器和试剂
        2.1.1 仪器
        2.1.2 试剂
    2.2 主要表征方法
    2.3 工作电极制备
    2.4 主要电化学研究方法
第3章 基于聚多巴胺修饰的氮硫共掺杂石墨烯催化剂的制备与性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
        3.2.2 多巴胺修饰石墨烯(PDA-rGO)的制备
        3.2.3 复合材料(Cys-PDA-rGO)的制备
        3.2.4 N/S共掺杂石墨烯催化剂的制备
        3.2.5 电化学测量
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂的纳米结构和组成的研究
        3.3.2 催化剂的氧还原催化行为
    3.4 本章小结
第4章 基于半胱氨酸修饰的氮硫共掺杂石墨烯催化剂的制备与性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
        4.2.2 复合材料(Cys-rGO)的制备
        4.2.3 N/S共掺杂石墨烯催化剂的制备
        4.2.4 电化学测量
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂的纳米结构和组成的研究
        4.3.2 催化剂的氧还原催化行为
        4.3.3 反应过程可能的机理研究
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
硕士期间科研情况



本文编号:2970665

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/2970665.html


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

版权申明:资料由用户ff7f8***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