过渡金属氮化物—金属/掺氮有序介孔碳复合材料的制备及电化学性能

发布时间：2022-02-24 09:42

　　过渡金属氮化物具有一定的氧还原催化活性及良好的循环稳定性,而掺氮的碳载过渡金属催化剂具有高效的氧还原活性,将二者的优点结合起来,可以获得两种催化活性物质兼有的新型催化剂,有望取代价格昂贵资源稀缺的Pt/C作为氧还原的催化剂。在本研究论文中,我们通过溶剂挥发诱导自组装法原位合成了过渡金属氮化物-金属/掺氮有序介孔碳复合材料,作为高效的氧还原（ORR）催化剂。具体研究成果如下:1.以F127为模板剂,酚醛树脂为碳源,双氰胺为氮源,加入金属源磷钨酸及硝酸镍,通过软模板法原位合成了氮化钨-镍/掺氮有序介孔碳复合材料。研究结果表明,钨源和镍源的添加量均为10%,在氨气中的煅烧温度为800℃（10W-10Ni-800）时,经高温还原后获得了WN-Ni/掺氮有序介孔碳复合材料。该复合材料具有较好的氧还原性能,起始电位是-171 mV（vs SCE）,ORR电位极化值为-0.6 V时其极限电流可达-4.00 mA cm-2,氧催化还原反应接近四电子过程,循环稳定性稍优于Pt/C。2.以F127为模板剂,酚醛树脂为碳源,双氰胺为氮源,加入金属源磷钨酸及硝酸钴,通过软模板法原位合成了氮化钨-钴/掺氮有序介... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 燃料电池概述
    1.2 阴极氧化还原反应（ORR）机理
    1.3 氧还原催化剂
        1.3.1 贵金属催化剂
        1.3.2 非贵金属催化剂
    1.4 协同催化作用
    1.5 有序介孔碳的改性
    1.6 本文的主要研究内容
第二章 氮化钨-镍/掺氮有序介孔碳的制备及其电化学性能
    2.1 引言
    2.2 实验内容
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 氮化钨-镍/掺氮有序介孔碳的制备
        2.2.3 材料的结构和电化学性能测试
    2.3 xW-10Ni-800复合材料的实验结果与讨论
        2.3.1 xW-10Ni-800复合材料的合成示意图
        2.3.2 xW-10Ni-800复合材料的结构表征
        2.3.3 xW-10Ni-800复合材料的氧还原性能
    2.4 10W-yNi-800复合材料的实验结果与讨论
        2.4.1 10W-yNi-800复合材料的结构表征
        2.4.2 xW-10Ni-800复合材料的氧还原性能
    2.5 10W-10Ni-T复合材料的实验结果与讨论
        2.5.1 10W-10Ni-T复合材料的结构表征
        2.5.2 10W-10Ni-T复合材料的氧还原性能
    2.6 10W-10Ni-800复合材料的实验结果与讨论
    2.7 本章小结
第三章 氮化钨-钴/掺氮有序介孔碳的制备及其电化学性能
    3.1 引言
    3.2 实验内容
        3.2.1 实验仪器和药品
        3.2.2 氮化钨-钴/掺氮有序介孔碳的制备
        3.2.3 材料的结构和电化学性能测试
    3.3 10W-10Co-T复合材料的实验结果与讨论
        3.3.1 10W-10Co-T复合材料的结构表征
        3.3.2 10W-10Co-T复合材料的氧还原性能
    3.4 10W-10Co-800 复合材料的实验结果与讨论
        3.4.1 10W-10Co-T复合材料的结构表征
        3.4.2 10W-10Co-T复合材料的氧还原性能
    3.5 本章小结
第四章 Co_3Mo_3N-钴/掺氮有序介孔碳的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验内容
        4.2.1 实验仪器和药品
        4.2.2 氮化钼-钴/掺氮有序介孔碳的制备
        4.2.3 材料的结构和电化学性能测试
    4.3 10Mo -10Co-T复合材料的实验结果与讨论
        4.3.1 10Mo-10Co-T复合材料的结构表征
        4.3.2 10Mo-10Co-T复合材料的氧还原性能
    4.4 10Mo-10Co-800 复合材料的实验结果与讨论
        4.4.1 10Mo-10Co-800 复合材料的结构表征
        4.4.2 10Mo-10Co-800 复合材料的氧还原性能
    4.5 本章总结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能[J]. 潘旭晨,汤静,薛海荣,郭虎,范晓莉,朱泽涛,何建平.  无机化学学报. 2015(02)

博士论文
[1]碳载Pd基纳米催化剂的制备及其对氧还原反应的电催化[D]. 何卫.南京航空航天大学 2011

硕士论文
[1]氮掺杂炭材料的制备及其电催化氧还原性能研究[D]. 欧阳文鹏.暨南大学 2015
[2]改性的有序介孔碳—钴/镍复合材料的制备及载Pt后电催化性能研究[D]. 汤静.南京航空航天大学 2013



本文编号：3642466