MOF衍生碳基氧还原催化剂的可控构建及其催化机制研究

发布时间：2022-01-22 19:22

　　氧还原反应电催化剂广泛应用于燃料电池、金属-空气电池和氯碱工业等新能源技术中,以改善氧还原反应动力学缓慢的特性,提升电化学器件的整体性能。但是,传统的基于贵金属材料的氧还原电催化剂具有生产成本昂贵、稳定性和抗小分子毒化能力差等缺点,显著限制了上述新能源技术的大规模应用。因此,开发廉价高效的非贵金属氧还原催化剂,完全取代贵金属材料,促进氧还原反应在上述技术中的大规模应用势在必行。本论文以金属有机框架材料（MOF）衍生纳米碳基催化剂为研究对象,从催化剂的纳米结构和活性位点构型两方面进行调控,探讨了催化剂的微观结构和活性位点特性对催化性能的影响,并在此基础之上揭示了氧还原反应在该类材料表面的电催化机制,主要研究内容如下:1.利用沸石咪唑骨架材料-8（ZIF-8）纳米颗粒和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）在热解过程中的相互作用,实现了ZIF-8衍生富氮碳由微孔向微孔-介孔分级结构的原位可控转换,制备得到三维富氮微孔-介孔分级多孔碳（3D NEMC）,介孔和微孔的比表面积之比由直接热解ZIF-8得到的富氮碳纳米颗粒（NECNP）的0.43提高至0.57;通过深入研究ZIF-8纳米颗粒的尺寸、ZIF-8与... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

碱性条件下氧还原反应路线图

氧分子在金属表面的不同吸附模式：（A）Griffiths模式、（B）Pauling模式和（C）桥

氧还原反应在（A）质子交换膜燃料电池、（B）锌-空气电池、（C）锂-空气电池以及（D）电解食盐水中的应用[5-9]


本文编号：3602760