低铂和非铂电催化剂的微反应合成及其微结构和电子结构的调控

发布时间：2021-12-09 16:56

　　燃料电池是一种非常有前景的新能源转换设备,其涉及的电化学反应如在阳极发生的甲醇氧化反应(MOR)、在阴极发生的氧还原反应(ORR),以及电催化析氢反应(HER)都是目前研究的重点方向。目前贵金属Pt是已知最有效的电催化剂,但是由于Pt的稀缺昂贵,造成燃料电池成本较高,致使其难以大规模应用。为此,人们提出多种方案解决这个问题,如用低Pt或非Pt催化剂代替纯Pt催化剂。尽管众多低Pt或非Pt催化剂已经研制出来,但其电化学性能(如活性、稳定性)有待进一步提升。探索新的合成方法和深入研究电催化剂结构与性能的关系,不仅有重要的科学意义,还对燃料电池的应用有重大的实际意义。本文旨在探索通过微反应合成和调控低铂PtFeCe纳米杂化物催化剂和非铂Fe单原子及FeCo核壳结构催化剂,研究组分构成、界面微结构、电子结构等因素对于纳米颗粒性能的影响。具体内容如下:1、通过程序微流控设备制备了具有杂化结构的PtFe-PtxFeyCezOj纳米粒子。PtFe-PtxFeyCezOj纳米粒子的整体尺寸约为2 nm,由富含PtFe的内核和富含CeOx的外层构成了具有原子浓度梯度的微结构,具有多棱角形状和粗糙表面。通...

【文章来源】： 北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 燃料电池工作原理
    1.2 电催化剂简介
        1.2.1 贵金属催化剂
        1.2.2 非贵金属催化剂
        1.2.3 单原子催化剂
    1.3 电催化剂微结构和电子结构的调控策略
        1.3.1 电催化剂微结构的调控
        1.3.2 电催化剂电子结构的调控
    1.4 本论文的研究目的和主要内容
2 实验方法与理论
    2.1 实验器材
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 制备方法
        2.2.1 微流控方法简介
        2.2.2 微流控制备PtFeCe系列催化剂
        2.2.3 超声雾化法简介
        2.2.4 超声雾化制备Fe单原子催化剂
        2.2.5 超声雾化制备FeCo核壳结构纳米催化剂
    2.3 物理结构与性质表征方法
    2.4 电化学性能表征方法
        2.4.1 PtFeCe的电化学性能表征
        2.4.2 非Pt催化剂的电化学表征
    2.5 理论与计算
3 PtFeCe催化剂的制备与电催化性能调控
    3.1 引言
    3.2 合成方法与反应机理
    3.3 形貌和结构表征
    3.4 电化学性能表征
    3.5 本章小结
4 Fe单原子系列催化剂的制备与电催化性能调控
    4.1 引言
    4.2 合成方法与反应机理
    4.3 形貌和结构表征
    4.4 电化学性能表征
    4.5 本章小结
5 FeCo合金纳米催化剂的电子结构调控与性能调控
    5.1 引言
    5.2 形貌和结构表征
    5.3 电化学性能表征
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
附表1 文献中相关催化剂ORR性能总结
作者简历及在学研究成果



本文编号：3530968