改性ZIFs基阴极氧还原催化剂的研究

发布时间：2023-04-06 21:07

　　质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有清洁、高效、噪音低、工作温度低等优点,被广泛应用于汽车、无人机、移动便携设备等众多领域;且已有实体工业应用。但仍面临制备成本高和运行寿命短两个致命问题,其中,铂基催化剂的成本占了PEMFC成本的一半左右。因此,研发低成本、高性能的非贵金属催化剂成为PEMFC研究重点。本文在Fe N-Z₈催化剂的基础上,制备Fe N-Z₈与碳材料复合的氧还原复合催化剂,以及具有Z₈@Z₆₇核壳结构材料的Fe N-Z₈@Z₆₇催化剂。考察碳材料种类、引入方式及含量,铁源种类及含量,后处理等因素对催化剂氧还原性能及结构的影响。以XC-72R、BP-2000、ACET、GO等碳载体与Fe N-Z₈前驱体制备复合催化剂。以球磨法引入GO碳材料,且前驱体中Fe N-Z₈与GO质量比为10:1时,所制备的Fe N-Z₈/r GO-10:1复合催化剂具有最佳的ORR活性;适量的GO可有效...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池简介
        1.2.1 燃料电池发展历史和分类
        1.2.2 PEMFC简介
        1.2.3 PEMFC阴极氧还原反应机理
    1.3 PEMFC阴极催化剂的研究现状
        1.3.1 贵金属催化剂
        1.3.2 非金属催化剂
        1.3.3 非贵金属催化剂
    1.4 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂及主要仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 主要使用仪器
    2.2 催化剂的制备
        2.2.1 催化剂材料前体的制备
        2.2.2 催化剂的制备
    2.3 催化剂的电化学性能表征
        2.3.1 浆液的配置
        2.3.2 工作电极的制备
        2.3.3 电化学性能测试
    2.4 催化剂的物性表征
        2.4.1 比表面和孔径分布(BET)
        2.4.2 X-射线粉末衍射(XRD)
        2.4.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
        2.4.5 扫描电子显微镜(SEM)
第三章 FeN-Z₈/GO复合材料催化剂
    3.1 引言
    3.2 碳载体的引入对复合催化剂的影响
        3.2.1 碳载体对FeN-Z₈/C复合催化剂的影响
        3.2.2 GO引入对催化剂的影响
    3.3 GO引入方式及含量对复合催化剂的影响
        3.3.1 GO引入方法对FeN-Z₈/rGO复合催化剂的影响
        3.3.2 GO含量对FeN-Z₈/r GO复合催化剂的影响
    3.4 小结
第四章 二次掺铁复合催化剂
    4.1 引言
    4.2 铁源对二次掺铁复合催化剂性能的影响
    4.3 铁含量对二次掺铁复合催化剂性能的影响
    4.4 后处理对二次掺铁复合催化剂活性与稳定性的影响
    4.5 小结
第五章 Z₈@Z₆₇核壳材料
    5.1 引言
    5.2 不同载体制备的催化剂
        5.2.1 Z₈、Z₆₇及Z₈@Z₆₇前驱体
        5.2.2 FeN-Z₈、FeN-Z₆₇、FeN-Z₈@Z₆₇催化剂的ORR性能
    5.3 碳化温度对FeN-Z₈@Z₆₇催化剂影响
    5.4 不同Fe源对FeN-Z₈@Z₆₇催化剂的影响
    5.5 Fe含量对FeN-Z₈@Z₆₇催化剂的影响
    5.6 小结
第六章 总结和展望
    6.1 结论
    6.2 问题与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间主要研究成果



本文编号：3784418