聚合物基氮掺杂碳材料的制备及其氧还原催化性能研究

发布时间：2025-01-18 12:21

　　氮掺杂碳(NC)材料因具有较高的氧化还原反应(ORR)电催化活性、优良的稳定性以及抗甲醇性能,是非常有前景的ORR催化剂之一。含氮有机多孔聚合物具有比表面积较大、孔隙发达、骨架强度高、含氮量较高等特点,而且氮原子均匀固定在聚合物网络中,目前已成为制备NC材料的首选前驱体之一。本文采用含氮较高的有机多孔聚合物作为前躯体,制备了非贵金属-氮掺杂碳(M-N/C)催化剂和不含金属的NC催化剂,并系统研究了两种催化剂的ORR催化性能。本论文的主要工作如下:(1)基于PCPAT的Fe-N/C催化剂的制备及其ORR催化性能研究。以2,4,6-三(对氰基苯氨基)-1,3,5-三嗪(CPAT)为单体、氯化锌为催化剂,高温下经氰基三聚反应,合成了有机多孔聚合物(PCPAT)。将有机多孔聚合物与乙酸亚铁和氯化锌混合后高温热解,制备了Fe-N/C催化剂。BET测试结果表明Fe-N/C具有很高的比表面积(1739 m2 g-1)和总孔容(1.53 cm3 g-1);XPS测试分析证明催化剂中N含量为1.7 at%。对最佳条件下制备的Fe-N/C催化剂(Fe-N/C-900-2)进行了ORR电催化性能研究,发现其在...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 综述
    1.1. 引言
    1.2. 燃料电池概述
    1.3. 非Pt基催化剂
        1.3.1. M-N/C催化剂
        1.3.2. NC催化剂
    1.4. NC催化剂的制备方法
        1.4.1. CVD法
        1.4.2. 球磨法
        1.4.3. 高温热解法
    1.5. 本论文研究目的、内容及意义
第2章 基于PCPAT的Fe-N/C催化剂的制备及其氧还原催化性能研究
    2.1. 引言
    2.2. 实验部分
        2.2.1. 原料和仪器
        2.2.2. CPAT的合成
        2.2.3. PCPAT的制备
        2.2.4. Fe-N/C催化剂的制备
        2.2.5. 电极的修饰
        2.2.6. 电化学测试
    2.3. 结果与讨论
        2.3.1. CPAT的合成与表征
        2.3.2. 有机多孔聚合物PCPAT的合成与表征
        2.3.3. Fe-N/C催化剂合成条件优化
        2.3.4. Fe-N/C催化剂的表征
        2.3.5. Fe-N/C的ORR催化性能研究
    2.4. 本章小结
第3章 基于PCPAPT的NC催化剂的制备及其氧还原催化性能研究
    3.1. 引言
    3.2. 实验部分
        3.2.1. 原料和仪器
        3.2.2. CPAPT的合成
        3.2.3. PCPAPT的合成
        3.2.4. NC催化剂的制备
        3.2.5. 电极的修饰
        3.2.6. 电化学测试
    3.3. 结果与讨论
        3.3.1. CPAPT的合成与表征
        3.3.2. PCPAPT的合成与表征
        3.3.3. NC催化剂合成条件优化
        3.3.4. NC催化剂的表征
        3.3.5. NC的ORR催化性能研究
    3.4. 本章小结
参考文献
总结与展望
致谢
附录A 实验试剂与仪器
    1. 实验试剂
    2. 实验所用设备及仪器
附录B 分析测试



本文编号：4028607