由苯二胺制备氮掺杂碳材料及其电催化性能

发布时间：2022-08-07 20:01

　　氮、铁掺杂碳催化剂在碱性介质中的金属-空气电池以及在酸性介质中的质子交换膜电池的实际应用仍是一个非常困难和具有挑战性的研究课题。本文中,我们发现通过间苯二胺可以批量生产一种氮、铁掺杂的多孔碳纳米球。该合成方法主要为间苯二胺和三氯化铁的聚合产物在NH3中进行热处理。得到的典型产物具有较高的BET表面积（1408 m2g-1）,总孔体积（0.90 cm3 g-1）和大量的微孔,并且典型产物在酸性条件下还具有优良的ORR活性,稳定性以及抗甲醇性能。同时,我们还发现了一种氮、铁掺杂的碳球/有序纳米纤维复合材料（NFe-CS/CNF）。其中,氮、铁掺杂的碳球（NFe-CS）是由对苯二胺合成的,氮、铁掺杂的纳米纤维（NFe-CNF）是由邻苯二胺合成的。典型材料中的氮元素含量为3.89 at%,铁元素含量为0.38 at%,并且具有一个很高的BET表面积。典型产物在酸性条件下表现出了一个很高的ORR催化活性,并且其稳定性和抗甲醇性能都要优于商业Pt/C。在碱性条件下,典型产物的ORR催化性能已经高于Pt/C的催化性能。通过锌-空电池测试证明典型产物是具有替代商业Pt/C的潜力的。NFe-CS/CNF... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 燃料电池介绍
    1.2 旋转圆盘电极研究ORR活性
    1.3 碳基非贵金属及非金属催化剂
        1.3.1 氢氧质子交换膜电池
        1.3.2 非贵金属催化剂的合成
    1.4 研究意义与研究内容
第二章 批量制备具有高比表面和积孔体积的氮、铁共掺杂碳材料及其在酸性体系中优异的ORR活性研究
    2.1 前言
    2.2 实验试剂与仪器
    2.3 实验步骤
        2.3.1 制备氮、铁掺杂纳米多孔碳(NFe-NC-NH_3-950-2)
        2.3.2 制备氮气对照组
        2.3.3 制备温度对照组
        2.3.4 制备时间对照组
        2.3.5 制备速率对照组
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 材料表征
        2.4.2 电化学测试
    2.5 本章小结
第三章 由苯二胺制备N、Fe共掺杂碳球/有序碳纳米纤维复合材料及其电化学性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验试剂与仪器
    3.3 实验步骤
        3.3.1 制备材料NFe-CS-400
        3.3.2 制备材料NFe-CNF-400
        3.3.3 制备材料NFe-CS/CNF-200-200
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 材料结构表征
        3.4.2 电化学测试
        3.4.3 性能汇总比较与总结
    3.5 本章小结
参考文献
致谢
附录



本文编号：3670953