Ag/MnO 2 /C电催化剂的制备及其氧还原性能研究
发布时间：2023-02-16 20:09
氧还原反应作为重要的电化学反应,在燃料电池、金属-空气电池等电化学能源转换装置以及水处理、氯碱工业等电解技术领域应用广泛。由于氧还原反应历程复杂,动力学过程缓慢,需要贵金属等电催化剂加速反应,降低电极过电位。目前,Pt基催化剂是常用的氧还原电催化剂,但是Pt的高价格以及低储量严重阻碍了Pt基催化剂的商业化应用。因此,研究开发价格低廉且储量丰富的高效氧还原电催化剂取代Pt基催化剂,具有重要的科学意义和实用价值。本论文采用价格相对低廉的Ag作为活性组分,通过调控MnO2和活性炭载体的纳米结构,优化催化剂担载方式,制备了系列的Ag基催化剂,对催化剂进行了物理化学表征,研究了催化剂在碱性条件下对氧还原反应的电催化性能。首先,采用水热法通过调控反应温度、反应时间、前驱体及其浓度制备得到不同晶型和形貌的MnO2。以α-MnO2纳米线作为载体,采用化学还原法制备了Ag/α-MnO2催化剂,将Ag/α-MnO2催化剂和炭载体进行物理混合,制备了Ag/α-MnO2/C催化剂。结果表明,Ag/α-MnO2催化剂的催化活性显著高于α-MnO2纳米线催化剂,且炭载体的引入也显著提高了催化剂的催化活性。因此,提...
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 氯碱工业
1.3 氧还原反应
1.3.1 氧还原反应简述
1.3.2 氧还原反应机理
1.4 氧还原反应催化剂研究进展
1.4.1 贵金属催化剂
1.4.2 非贵金属催化剂
1.5 多元复合催化剂研究进展
1.5.1 双金属氧化物复合
1.5.2 贵金属与金属氧化物复合
1.6 本论文选题意义、研究内容和创新点
1.6.1 选题意义
1.6.2 研究内容
1.6.3 创新点
第二章 实验部分
2.1 实验药品及仪器设备
2.2 催化剂制备
2.2.1 炭载体的酸化
2.2.2 化学还原法制备Ag/MnO2催化剂
2.2.3 分步法制备Ag/MnO2/C催化剂
2.2.4 一步法制备Ag-MnO2/C催化剂
2.3 催化剂物性表征
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
2.3.3 X射线衍射仪(XRD)
2.3.4 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.3.5 拉曼光谱仪(Raman)
2.3.6 热重-差热分析仪(TG-DTA)
2.4 催化剂电化学性能测试
2.4.1 工作电极的制备
2.4.2 循环伏安测试(CV)
2.4.3 线性极化曲线测试(LSV)
2.4.4 计时电流测试(chronoamperometry test)
2.4.5 交流阻抗测试(EIS)
第三章 Ag/MnO2电催化剂的制备及其氧还原性能研究
3.1 引言
3.2 MnO2晶型调控
3.3 MnO2形貌调控
3.4 Ag/MnO2催化剂的制备及表征
3.5 物理混合法制备Ag/MnO2/C催化剂及其表征
3.6 本章小结
第四章 分步法制备Ag/MnO2/C电催化剂及其氧还原性能研究
4.1 引言
4.2 MnO2/C催化剂
4.2.1 炭载体的酸化处理
4.2.2 物性表征及电化学性能研究
4.3 Ag/MnO2/C催化剂
4.3.1 物性表征
4.3.2 电化学性能研究
4.4 本章小结
第五章 一步法制备Ag-MnO2/C电催化剂及其氧还原性能研究
5.1 引言
5.2 催化剂制备条件优化
5.2.1 催化剂的制备
5.2.2 硝酸银浓度影响
5.2.3 硝酸锰浓度影响
5.3 催化剂的表征
5.3.1 物性表征
5.3.2 电化学性能研究
5.4 Ag和MnO2粒子间协同作用分析
5.5 本章小结
第六章 Ag/MnO2/C电催化剂在氧阴极离子膜电解槽中的应用
6.1 引言
6.2 催化剂的制备及表征
6.3 气体扩散电极的制备及其表征
6.4 气体扩散电极的性能评价
6.4.1 恒电流测试
6.4.2 过氧化氢产率
6.5 气体扩散电极在实际工况中的运行评价
6.6 本章小结
第七章 全文总结
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
本文编号：3744423
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 氯碱工业
1.3 氧还原反应
1.3.1 氧还原反应简述
1.3.2 氧还原反应机理
1.4 氧还原反应催化剂研究进展
1.4.1 贵金属催化剂
1.4.2 非贵金属催化剂
1.5 多元复合催化剂研究进展
1.5.1 双金属氧化物复合
1.5.2 贵金属与金属氧化物复合
1.6 本论文选题意义、研究内容和创新点
1.6.1 选题意义
1.6.2 研究内容
1.6.3 创新点
第二章 实验部分
2.1 实验药品及仪器设备
2.2 催化剂制备
2.2.1 炭载体的酸化
2.2.2 化学还原法制备Ag/MnO2催化剂
2.2.3 分步法制备Ag/MnO2/C催化剂
2.2.4 一步法制备Ag-MnO2/C催化剂
2.3 催化剂物性表征
2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.2 高分辨透射电子显微镜(HRTEM)
2.3.3 X射线衍射仪(XRD)
2.3.4 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.3.5 拉曼光谱仪(Raman)
2.3.6 热重-差热分析仪(TG-DTA)
2.4 催化剂电化学性能测试
2.4.1 工作电极的制备
2.4.2 循环伏安测试(CV)
2.4.3 线性极化曲线测试(LSV)
2.4.4 计时电流测试(chronoamperometry test)
2.4.5 交流阻抗测试(EIS)
第三章 Ag/MnO2电催化剂的制备及其氧还原性能研究
3.1 引言
3.2 MnO2晶型调控
3.3 MnO2形貌调控
3.4 Ag/MnO2催化剂的制备及表征
3.5 物理混合法制备Ag/MnO2/C催化剂及其表征
3.6 本章小结
第四章 分步法制备Ag/MnO2/C电催化剂及其氧还原性能研究
4.1 引言
4.2 MnO2/C催化剂
4.2.1 炭载体的酸化处理
4.2.2 物性表征及电化学性能研究
4.3 Ag/MnO2/C催化剂
4.3.1 物性表征
4.3.2 电化学性能研究
4.4 本章小结
第五章 一步法制备Ag-MnO2/C电催化剂及其氧还原性能研究
5.1 引言
5.2 催化剂制备条件优化
5.2.1 催化剂的制备
5.2.2 硝酸银浓度影响
5.2.3 硝酸锰浓度影响
5.3 催化剂的表征
5.3.1 物性表征
5.3.2 电化学性能研究
5.4 Ag和MnO2粒子间协同作用分析
5.5 本章小结
第六章 Ag/MnO2/C电催化剂在氧阴极离子膜电解槽中的应用
6.1 引言
6.2 催化剂的制备及表征
6.3 气体扩散电极的制备及其表征
6.4 气体扩散电极的性能评价
6.4.1 恒电流测试
6.4.2 过氧化氢产率
6.5 气体扩散电极在实际工况中的运行评价
6.6 本章小结
第七章 全文总结
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件
本文编号：3744423
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