MnO 2 和Fe 3 O 4 /银基复合纳米催化剂的制备及其氧还原反应电活性

发布时间：2022-10-04 19:42

　　燃料电池是一种将燃料和氧化剂反应产生的化学能直接转化成电能的发电装置。作为一门高效、清洁、环保的能源技术,在经济高速发展、资源紧缺匮乏的新世纪,燃料电池被赋予了重要的研究意义。氧还原反应（ORR）是燃料电池阴极催化剂上发生的重要反应,其催化剂主要采用的是Pt及Pt基金属。Pt及Pt基金属催化剂价格昂贵、容易中毒,从而限制了燃料电池的商业推广。Ag基催化剂制备工艺简单,在碱性溶液中对氧还原反应具有极好的电催化活性。因此,开发新型Ag基催化剂成了人们研究的热点。本文采用酸化碳纳米管作为催化剂的载体,研究了两种不同的过渡金属氧化物,分别是二氧化锰（MnO₂）和四氧化三铁（Fe₃O₄）,对Ag基催化剂进行修饰后的电催化活性,并在此基础上对其制备过程进行优化。通过一系列的物理表征,观察了催化剂的结构晶型、表面形貌和颗粒大小,并通过电化学测试方法研究了催化剂对氧还原的电催化活性以及稳定性等。本论文研究的主要内容包括以下几个方面:（1）采用化学还原法,以酸化碳纳米管作为载体,使用硼氢化钠还原制备得到了不同负载比例的Ag/MnO

【文章页数】：81 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
        1.1.1 燃料电池的研究进展
        1.1.2 燃料电池的工作原理
        1.1.3 燃料电池的分类
        1.1.4 燃料电池的优点
    1.2 阴基催化剂对氧还原的活性
        1.2.1 氧还原电催化剂的研究发展
        1.2.2 氧还原电催化剂的ORR机理
    1.3 Ag基催化剂的制备
        1.3.1 光化学还原法
        1.3.2 化学还原法
        1.3.3 溶胶-凝胶法
        1.3.4 模板法
        1.3.5 微乳液法
        1.3.6 激光烧蚀法
    1.4 Ag基催化剂对氧还原的活性
        1.4.1 Ag催化剂的研究现状
        1.4.2 ORR反应机理
    1.5 本文研究的主要内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究目标
        1.5.3 研究内容
        1.5.4 研究方法
第二章 实验用品与方法
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器设备
    2.2 催化剂的物理表征
        2.2.1 X射线衍射分析（XRD）
        2.2.2 扫描电子显微镜测试（SEM）
        2.2.3 透射电子显微镜测试（TEM）
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 电极的制备
        2.3.2 旋转圆盘电极
        2.3.3 电化学测试
第三章 Ag/MnO_2/MWCNT对ORR的电活性测试
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品与仪器
        3.2.2 催化剂的制备
        3.2.3 工作电极的制备与测试
    3.3 催化剂的物理表征
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 催化剂的扫描电镜分析
    3.4 催化剂的循环伏安曲线分析
    3.5 催化剂的极化曲线分析
    3.6 本章小结
第四章 银钴/二氧化锰复合双金属催化剂对ORR的 电活性测试
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品与仪器
        4.2.2 催化剂的制备
    4.3 催化剂的表征
        4.3.2 XRD表征
        4.3.3 TEM表征
    4.4 Ag_8Co_2/MWCNT对氧还原的催化活性
        4.4.1 Ag_8Co_2/MWCNT的循环伏安分析
        4.4.2 Ag_8Co_2/MWCNT的线性扫描分析
    4.5 Ag_8Co_2/MnO_2/MWCNT对ORR的循环伏安分析
    4.6 Ag_8Co_2/MnO_2/MWCNT对ORR的电催化活性
    4.7 本章小结
第五章 Fe_3O_4/银基复合催化剂对ORR的电活性
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验药品与仪器
        5.2.2 催化剂的制备
    5.3 催化剂的物理表征
        5.3.2 XRD表征
        5.3.3 TEM表征
    5.4 Ag/MWCNT对氧还原的催化活性
        5.4.1 Ag/MWCNT的循环伏安分析
        5.4.2 Ag/MWCNT电极对ORR的电活性研究
    5.5 Ag/Fe_3O_4/MWCNT对ORR的电催化活性
        5.5.1 Ag/Fe_3O_4/MWCNT的循环伏安分析
        5.5.2 Ag/Fe_3O_4/MWCNT电极对ORR的电活性研究
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录（攻读学位期间发表论文目录）


【参考文献】：
期刊论文
[1]In situ synthesis of palladium nanoparticles on multi-walled carbon nanotubes and their electroactivity for ethanol oxidation[J]. Qing-Feng Yi,Li-Zhi Sun.  Rare Metals. 2013(06)
[2]一种无膜的自呼吸式直接醇燃料电池[J]. 易清风,孙丽枝,楚浩,张玉晖,唐梅香,肖兴中,刘小平,聂会东.  中国科学:化学. 2013(10)
[3]银锡双金属催化剂的制备及其对氧还原的催化性能[J]. 唐梅香,易清风.  应用化学. 2013(10)
[4]钛基纳米多孔钯-铜催化剂的水热法合成及对甲酸氧化和氧还原的电活性（英文）[J]. 易清风,肖兴中,刘云清.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(04)
[5]甲醇和异丙醇在铂和钯电极上氧化[J]. 王东耀,郭仕恒,徐常威.  电源技术. 2010(07)
[6]碱性溶液中分子氧在多晶银上的多步还原(英文)[J]. M.JAFARIAN,F.GOBAL,M.G.MAHJANI,M.HOSSEINI ALIABAD.  催化学报. 2010(05)
[7]纳米材料及其在电催化领域的研究进展[J]. 徐明丽,张正富,杨显万.  材料导报. 2006(S2)
[8]直接乙醇燃料电池PtSn/C电催化剂的合成表征和性能[J]. 姜鲁华,周振华,周卫江,王素力,汪国雄,孙公权,辛勤.  高等学校化学学报. 2004(08)
[9]燃料电池的原理、技术状态与展望[J]. 衣宝廉.  电池工业. 2003(01)
[10]直接甲醇燃料电池的原理、进展和主要技术问题[J]. 刘建国,衣宝廉,魏昭彬.  电源技术. 2001(05)

博士论文
[1]直接甲醇燃料电池阳极碳纳米管和碳黑负载Pt基催化剂的研究[D]. 梁营.厦门大学 2007



本文编号：3685644