锰氧化物/还原氧化石墨烯复合物的制备及其电催化氧还原性能

发布时间：2023-01-04 09:43

　　人类对能源的需求量不断增加和传统的化石能源燃料趋于枯竭的现状,迫切地需要我们寻找新的能源。燃料电池由于其高能量和高功率密度的特点,被广泛认为是一种绿色的,高效的替代能源,并逐渐获得研究者的关注。在燃料电池技术的发展中,研发有效的阴极氧还原反应（ORR）催化剂至关重要。目前,Pt和其合金已被认为是在燃料电池中最常见的ORR电催化剂,但是,它们成本高,稳定性差,抗甲醇、抗CO毒化能力差。因此,为了扩大燃料电池的实际应用,开发低成本、高效率、稳定性好的非铂氧还原催化剂迫在眉睫。根据报道,石墨烯和锰氧化物对氧还原反应分别有一定的催化活性,可以预期它们的复合物有望代替铂基催化剂成为燃料电池的阴极催化剂。本论文以水热法、热分解法和电化学法制备出三种不同的锰氧化物与还原氧化石墨烯的复合物,即Mn₃O₄/rGO、MnO/rGO和MnO₂/rGO。通过扫描电镜（SEM）,透射电镜（TEM）和X-射线粉末衍射（XRD）对复合物的粒子大小、形貌及晶型结构进行表征；通过X-射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱（Raman）等手段对所制备的复合催化... 

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
中文文摘
绪论
    0.1 燃料电池阴极反应催化剂的研究背景及现状
    0.2 氧还原反应的机理
    0.3 阴极氧还原催化剂的研究进展
        0.3.1 贵金属催化剂
        0.3.2 非贵金属氧化物催化剂
        0.3.3 石墨烯及其衍生物
    0.4 锰氧化物研究现状
        0.4.1 锰氧化物的概述
        0.4.2 锰氧化物在燃料电池阴极催化剂上的应用
    0.5 本课题的选题依据
第一章 Mn_3O_4/rGO复合物的制备及其对氧还原的电催化性能
    第一节 前言
    第二节 实验部分
        1.2.1 实验试剂
        1.2.2 实验仪器
        1.2.3 氧化石墨(GO)的制备
        1.2.4 还原氧化石墨烯(rGO)的制备
        1.2.5 Mn_3O_4的制备
        1.2.6 Mn_3O_4/rGO复合物的制备
    第三节 结果与讨论
        1.3.1 Mn_3O_4/rGO复合物的表征
        1.3.2 Mn_3O_4/rGO复合物的电催化性能研究
    第四节 小结
第二章 MnO/rGO复合物的制备及其对氧还原的电催化性能
    第一节 前言
    第二节 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 氧化石墨(GO)的制备
        2.2.4 还原氧化石墨烯(rGO)的制备
        2.2.5 MnO的制备
        2.2.6 MnO/rGO复合物的制备
    第三节 结果与讨论
        2.3.1 MnO/rGO复合物的表征
        2.3.2 MnO/rGO复合物的电催化性能研究
    第四节 小结
第三章 MnO_2/rGO复合物的制备及其对氧还原的电催化性能
    第一节 前言
    第二节 实验部分
        3.2.1 实验主要试剂
        3.2.2 实验仪器及设备
        3.2.3 氧化石墨(GO)的制备
        3.2.4 氧化石墨烯溶液的制备
        3.2.5 还原氧化石墨烯(rGO)修饰电极的制备
        3.2.6 MnO_2的制备
        3.2.7 MnO_2/rGO复合物的制备
    第三节 结果与讨论
        3.3.1 MnO_2/rGO复合物的表征
        3.3.2 MnO_2/rGO复合物的电催化性能研究
    第四节 小结
第四章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间主要成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]可充锂空气电池多孔纳米催化剂[J]. 程方益,陈军.  化学学报. 2013(04)



本文编号：3727546