非贵金属催化剂应用于氧气析出与还原反应

发布时间：2020-12-25 18:34

　　在诸如燃料电池,金属-空气电池以及电解水设备当中,电催化剂对于发生在这些设备中的氧还原（ORR）及析氧过程（OER）而言是极为重要的关键材料。然而,常用的催化剂Pt以及IrO₂由于成本高昂的问题致使这些设备的商业化受到了严重限制。所以,研究制备高效稳定的非贵金属催化剂含有不同寻常的重大意义。多孔碳材料由于具备价格低廉,高导电能力以及高的物理化学稳定性等特征而可作为理想的替代品备选。现在,使用金属有机骨架材料（MOFs）来获得多孔碳材料是比较常见的方法。由于MOFs材料拥有很高的比表面积,可调控的孔隙率和易于功能化等特点,而且由MOFs材料衍生获得的材料能够很好的继承上述特点,因而最终获得的电催化剂具备很好的催化性能。基于上述讨论,本文利用MOFs作为前驱物合成制备了一系列非贵金属电催化剂,并研究它们对于ORR与OER的电催化活性。首先,通过选择一种双配体MOFs作为前驱物获得了一系列具有ORR催化活性的N,S共掺杂多孔碳材料。材料交错的网络结构和高比表面积与N,S共掺杂以及较高的石墨N掺杂量这些特点对于ORR催化性能的提高起到了至关重要的作用且该合成产物在酸性与碱... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 燃料电池阴极氧还原反应概况及研究问题
    1.2 非贵金属氧还原反应催化剂
        1.2.1 过渡金属基无机纳米粒子对于氧还原反应催化应用
        1.2.2 无金属催化剂对于氧还原反应催化作用
    1.3 电解水基本概况及研究问题
    1.4 非贵金属析氧反应催化剂
    1.5 金属有机骨架材料（MOFs）为模板制备高效电催化剂
        1.5.1 金属有机骨架材料概况以及优点
        1.5.2 金属有机骨架材料对于ORR反应催化应用
        1.5.3 金属有机骨架材料对于OER反应催化应用
    1.6 本工作的研究意义与研究内容
2 氮、硫共掺杂多孔碳材料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 实验试剂
        2.2.2 金属有机骨架材料Zn（tdc）（bpy）的合成
        2.2.3 氮,硫共掺杂多孔碳材料（NSCs）的制备合成
        2.2.4 材料表征
        2.2.5 电化学测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 结构表征
        2.3.2 电化学测试
    2.4 本章小结
3 通过调节活性位点制备氧还原反应与析氧反应双功能催化剂
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 金属有机骨架材料CoZn（tdc）（bpy）-1-x的合成
        3.2.3 NSC-Zn,NSC-Co与NSC-1-x催化剂的合成
        3.2.4 材料表征
        3.2.5 电化学测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 结构表征
        3.3.2 电化学测试
    3.4 本章小结
4 以有机金属骨架材料为模板制备Co-B/C复合材料及其析氧反应催化研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 ZIF-67与Co-B/C材料的合成
        4.2.3 材料表征
        4.2.4 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构表征
        4.3.2 电化学测试
    4.4 本章小结
2Mo₃O₈-MoO₂@C纳米棒材料制备及其催化析氧反应研究">5 一维Co₂Mo₃O₈-MoO₂@C纳米棒材料制备及其催化析氧反应研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂
3,MoO₃@ZIF-67与Co₂Mo₃O₈-MoO₂@C的合成">        5.2.2 MoO₃,MoO₃@ZIF-67与Co₂Mo₃O₈-MoO₂@C的合成
        5.2.3 材料表征
        5.2.4 电化学测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 结构表征
        5.3.2 电化学测试
    5.4 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：2938181