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石墨烯基燃料电池阴极催化剂的制备、表征及其电催化性能研究

发布时间:2018-04-18 18:24

  本文选题:燃料电池 + 石墨烯基催化剂 ; 参考:《南昌大学》2015年硕士论文


【摘要】:氧还原(ORR)催化剂是燃料电池的关键组成部分。铂及其合金是已知最活跃的氧还原催化剂。然而,成本高,储量少和稳定性差严重地阻碍了它的商业化发展。因此,开发具有高催化活性,低成本和稳定性强的非铂催化剂来替代铂催化剂是目前研究的热点。本论文制备了几种新型的石墨烯基燃料电池阴极催化剂,并对它的氧还原催化性能和稳定性进行了细致的研究。内容包括以下两个方面:1、采用液液界面聚合的方法合成铁盐/聚苯胺/氧化石墨烯(Fe Cl3/PANI/GO)前驱体,然后在高温下煅烧,铁原子和聚苯胺中的氮原子能够均匀的掺杂到石墨烯结构中,增加氧还原反应活性位点的密度。最终制备了铁、氮共掺杂石墨烯(Fe-N-RGO)材料。通过电化学实验表明Fe-N-RGO材料在碱性条件下对氧还原反应具有较高的催化活性,同时,该催化剂也表现出很好的催化稳定性和抗甲醇毒化能力。2、利用水热法制备了一种新型的氮掺杂石墨烯负载Co Fe2O4纳米粒子(CoFe2O4/NGs)复合材料用于催化氧还原反应。在合成过程中Co Fe2O4纳米粒子直接成核,均匀地生长和锚定在石墨烯上,同时在石墨烯框架结构中掺入氮元素,从而实现了Co Fe2O4纳米粒子在氮掺杂石墨烯(NGs)上的均匀负载。由于Co Fe2O4 NPs和NGs之间产生强耦合和协同作用,Co Fe2O4/NGs纳米复合材料对ORR表现出优良的催化活性和稳定性。
[Abstract]:Oxygen reduction catalyst (ORR) is a key component of fuel cell.Platinum and its alloys are the most active oxygen reduction catalysts known.However, high cost, low reserves and poor stability seriously hinder its commercialization.Therefore, the development of non-platinum catalysts with high catalytic activity, low cost and strong stability to replace platinum catalysts is a hot topic.In this paper, several novel graphene based fuel cell cathodic catalysts have been prepared, and their catalytic properties and stability of oxygen reduction have been studied in detail.The content includes the following two aspects: 1. Iron salt / Polyaniline / graphene oxide Fe Cl 3 / PANI / GOO precursor was synthesized by liquid-liquid interfacial polymerization, and then calcined at high temperature.Iron atoms and nitrogen atoms in Polyaniline can be uniformly doped into graphene structure to increase the density of active sites in oxygen reduction reaction.Finally, iron and nitrogen co-doped graphene Fe-N-RGOs were prepared.The electrochemical experiments show that Fe-N-RGO has high catalytic activity for oxygen reduction under alkaline conditions, and at the same time,The catalyst also showed good catalytic stability and methanol toxicity resistance. A novel nitrogen-doped graphene supported Co Fe2O4 nano-particle / cofe _ 2O _ 4 / NGs composite was prepared by hydrothermal method for catalytic oxygen reduction.In the process of synthesis, Co Fe2O4 nanoparticles were nucleated directly, grown uniformly and anchored on graphene, and nitrogen elements were added into the framework of graphene. Thus, the homogeneous loading of Co Fe2O4 nanoparticles on nitrogen-doped graphene was realized.Due to the strong coupling and synergistic effect between Co Fe2O4 NPs and NGs, Co Fe2O4/NGs nanocomposites exhibit excellent catalytic activity and stability to ORR.
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O643.36;TM911.4

【共引文献】

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本文编号:1769524

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