有机高分子聚合物掺杂金属催化剂的制备及其电催化及水分解性能

发布时间：2023-05-21 21:09

　　研究高效率高性能的氧还原反应(ORR)和氧析出(OER)双功能催化剂对金属空气电池特别是锂空气电池有着独特重要的意义。聚吡咯(PPy)作为一种新型的金属有机聚合物,以其优异的导电性和多孔性引起了研究者的广泛兴趣。本文将不同过渡金属与PPy进行复合,得到了 PPy-金属的有机高分子复合金属催化剂,随后进行了许多后处理,并对其进行了表征,并在碱性电解质中评价了它们的OER和ORR性能。本实验主要通过冰水浴聚合法合成出前驱体PPy,随后利用水热法和煅烧法将PPy与过渡金属离子混合,得到复合催化剂PPy-金属(Co、Ni、Fe等)。这些复合催化剂不仅仅带有PPy的易导电,比表面积大等特点,在测试中发现其同样具有掺杂的金属所具有的对电化学反应的催化活性。其中PPy-Co,在0.1MKOH电解液中测试其电化学活性,催化剂ORR的起始电压和-0.4 V下的催化剂的电流密度分别为-0.163 V和6.33mA·cm-2,而在0.8V下测量上述数据,得到其OER的电流密度高达 13.15 mA·cm-2。

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 锂空气电池
    1.2 锂空气电池催化剂
    1.3 OER催化剂
    1.4 ORR催化剂
    1.5 结论与展望
第二章 实验部分
    2.1 实验药品及仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂表征
        2.2.1 电子显微镜
        2.2.2 X-射线衍射
        2.2.3 X-射线光电子能谱
        2.2.4 热重
        2.2.5 傅里叶红外光谱
        2.2.6 氮气吸/脱附
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 循环伏安法
        2.3.2 旋转圆盘电极测试
        2.3.3 旋转环盘测试
        2.3.4 交流阻抗测试
第三章 有机导电聚合物掺杂金属钴在金属空气电池中的催化应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 催化剂制备
        3.2.2 催化剂表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构表征
    3.4 本章小结
第四章 有机导电聚合物掺杂金属铁在金属空气电池中的催化应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂制备
        4.2.2 催化剂表征
        4.2.3 电化学性能测试
    4.3. 结果与讨论
        4.3.1 结构表征
    4.4 本章小结
第五章 过渡金属磷化物的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验方法
        5.2.1 催化剂制备
        5.2.2 催化剂结构及性能表征
    5.3 Co-P系列催化剂结果与讨论
        5.3.1 不同温度对Co-OPPh₃系列磷化物对催化活性的影响
        5.3.2 不同温度对Co+OPPh₃系列磷化物对催化活性的影响
        5.3.3 原料比例对Co+OPPh₃系列磷化物对催化活性的影响
        5.3.4 Co-P催化剂结构、组成与分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
作者及导师简介
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本文编号：3821431