Fe-N-C催化气体扩散电极电解制备高铁酸钠的研究
发布时间：2021-02-19 12:40
高铁酸盐是一种绿色环保的氧化剂,有着良好的应用前景。传统的生产方法耗能高、污染重,其生产困难限制了高铁酸盐的应用,因此需要寻找一种清洁、节能的制备工艺。在众多方法中,相比于其他方法,电解制备高铁酸盐是一种环境友好的生产方法。本文采用自制气体扩散电极在NaOH溶液中电解制备高铁酸钠。以双氰胺为氮源,Fe盐为铁源,导电炭黑BP2000为载体,以高温热解的方法制备了 Fe-N-C催化剂。考察了热解温度、Fe添加量等因素对催化剂结构和氧还原（ORR）性能的影响。采用循环伏安,线性扫描伏安等方法测试催化剂氧还原活性。结果表明:当热解温度为750℃,Fe掺杂量为10%时,催化剂在碱性条件下的ORR性能达到最优,其半波电位为0.88V vs RHE,高于商业铂碳催化剂,具有高ORR活性。以所制备的Fe-N-C催化剂与石墨化碳黑（GCB）、泡沫镍、异丙醇、曲拉通和聚四氟乙烯（PTFE）混合压制后制备气体扩散电极。该电极由泡沫镍作为基底,将GCB、曲拉通和PTFE混合后涂覆在泡沫镍上,经冷压后形成电极扩散层,再将所制备的Fe-N-C催化剂和PTFE混合后涂覆在扩散层上形成电极催化层。经冷压,热处理后对电...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１催化剂前驱体ＸＲＤ谱图??
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图２－３不同温度制备的催化剂的ＳＥＭ图，其中（ａ）温度为７００?°Ｃ；?（ｂ）温度为７５０?°Ｃ；?（ｃ）温度为??８００°Ｃ；?（ｄ）温度为?８５０°Ｃ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，?（ａ）?７００?°Ｃ；?（ｂ）?７５０?°Ｃ；?（ｃ）８００?°Ｃ；?（ｄ）??８５０?°Ｃ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]负载四氧化三钴纳米粒子的介孔碳基氧还原反应催化剂的电化学性能分析[J]. 张震,邵鑫,黄明华. 分析化学. 2020(06)
[2]锌空气电池氧化还原催化剂的研究进展[J]. 温术来. 现代化工. 2020(02)
[3]不同来源腐植酸对二氧化钛纳米颗粒的聚凝行为的影响[J]. 张华,赵天慧,方梦园,赵晓丽,汤智. 农业环境科学学报. 2019(10)
[4]绿色高容量电池材料高铁酸钡的制备及性能研究[J]. 谢文菊,童海南,张永录. 化工新型材料. 2019(04)
[5]PEMFC非金属催化剂的研究进展[J]. 康启平,张国强,张志芸,刘艳秋. 电池. 2019(01)
[6]非贵金属氧还原催化剂的研究进展[J]. 王俊,魏子栋. 物理化学学报. 2017(05)
[7]电化学法制备高铁酸盐条件优化的研究[J]. 孙旭辉,李强,李秀萍. 东北电力大学学报. 2017(02)
[8]燃料电池氧还原电催化剂的研究进展[J]. 蒋春燕,聂明,田显辉,李庆. 现代化工. 2016(07)
[9]氧阴极氯碱电解的发展现状及经济分析[J]. 赵学军,袁玮. 中国氯碱. 2016(03)
[10]高铁酸盐的制备、性质及在水处理中的应用[J]. 孙旭辉,李文超,李冰,孟祥旭,张艳文,李迎. 东北电力大学学报. 2015(04)
博士论文
[1]Fe-N/C氧还原电催化剂的设计制备及性能研究[D]. 杨正坤.中国科学技术大学 2017
[2]电化学处理有机废水电极材料的制备与性能研究[D]. 毕强.西安建筑科技大学 2014
硕士论文
[1]高铁酸钾的制备及预氧化强化混凝效果研究[D]. 程爽.西南交通大学 2017
[2]氢气扩散阳极的制备及其在锌电积过程中的应用研究[D]. 高可攀.昆明理工大学 2017
[3]电化学在线制备高铁酸盐装置的开发及用于实际含氰废水的处理研究[D]. 朱铭桥.华侨大学 2016
[4]气体扩散阴极法降解水中苯酚和2,4-二氯苯酚的研究[D]. 吴池清.哈尔滨工业大学 2015
[5]高铁酸钾的电化学制备[D]. 李细方.上海应用技术学院 2015
[6]高温热解Fe-g-C3N4@C作为燃料电池阴极氧还原非贵金属催化剂的研究[D]. 王美清.华侨大学 2014
[7]高效石墨-PTFE电极制备及其对苯酚废水降解特性研究[D]. 贾涛涛.西安建筑科技大学 2014
[8]纳米碳基过渡金属酞菁催化剂的氧还原特性及机理研究[D]. 丁蕾.东华大学 2013
[9]基于气体扩散电极的电芬顿氧化法在电解含苯酚废水中的作用机理研究[D]. 王盛.北京化工大学 2010
[10]氢扩散阳极的制备及其在锌电积中的应用[D]. 沈鑫远.昆明理工大学 2009
本文编号：3041132
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１催化剂前驱体ＸＲＤ谱图??
?北京化工大学硕士学位论文???Ｃ２Ｈ４Ｎ４—ＮＨ３Ｔ＋Ｃ３Ｈ６Ｎ６＋２Ｈ２ＮＣＮ?（２－１）??在４７８．ＰＣ开始，前驱体出现明显的失重，即ｇ－Ｃ３Ｎ４开始发生分解，从图２－??２可以知道，在６３８．３°Ｃ时候，前驱体分解剧烈，当在６９６．５°Ｃ时候，前驱体热重??曲线失重速率变小，ＤＴＡ也为显示有吸放热峰，说明此时类ｇ－Ｃ３Ｎ４结构分解反??应基本完成。此后样品质量稳定，说明在６７０．７７°Ｃ时候开始热解完成，产生和暴??露催化剂的活性中心。因此可以设置热解温度从７００°Ｃ开始，制备催化剂。??ｄ?ａ：??２〇?■?＼Ｌ??〇１?—乂?■?？?｜?｜?｜?■?Ｉ?．量？?■?？?１〇．〇??０?１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／°Ｃ??图２－２前驱体ＴＧ－ＤＴＡ谱图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?ＴＧ?ａｎｄ?ＤＴＡ?ｓｐｅｃｔｒｕｍｓ??２．４．３热解温度对催化剂结构的影响??１．６．１．丨不同温度制备的催化剂的形貌??图２－３是热解后的催化剂ＳＥＭ图。从图２－３中可以看到热解后的催化剂形??貌为均匀球形，和载体ＢＰ２０００的形貌类似，随温度升高，碳球团聚逐渐加剧，??同时，随着温度升高，碳球之间逐渐出现气孔。温度越高使得聚合物分解越完全，??１６??
图２－３不同温度制备的催化剂的ＳＥＭ图，其中（ａ）温度为７００?°Ｃ；?（ｂ）温度为７５０?°Ｃ；?（ｃ）温度为??８００°Ｃ；?（ｄ）温度为?８５０°Ｃ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，?（ａ）?７００?°Ｃ；?（ｂ）?７５０?°Ｃ；?（ｃ）８００?°Ｃ；?（ｄ）??８５０?°Ｃ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]负载四氧化三钴纳米粒子的介孔碳基氧还原反应催化剂的电化学性能分析[J]. 张震,邵鑫,黄明华. 分析化学. 2020(06)
[2]锌空气电池氧化还原催化剂的研究进展[J]. 温术来. 现代化工. 2020(02)
[3]不同来源腐植酸对二氧化钛纳米颗粒的聚凝行为的影响[J]. 张华,赵天慧,方梦园,赵晓丽,汤智. 农业环境科学学报. 2019(10)
[4]绿色高容量电池材料高铁酸钡的制备及性能研究[J]. 谢文菊,童海南,张永录. 化工新型材料. 2019(04)
[5]PEMFC非金属催化剂的研究进展[J]. 康启平,张国强,张志芸,刘艳秋. 电池. 2019(01)
[6]非贵金属氧还原催化剂的研究进展[J]. 王俊,魏子栋. 物理化学学报. 2017(05)
[7]电化学法制备高铁酸盐条件优化的研究[J]. 孙旭辉,李强,李秀萍. 东北电力大学学报. 2017(02)
[8]燃料电池氧还原电催化剂的研究进展[J]. 蒋春燕,聂明,田显辉,李庆. 现代化工. 2016(07)
[9]氧阴极氯碱电解的发展现状及经济分析[J]. 赵学军,袁玮. 中国氯碱. 2016(03)
[10]高铁酸盐的制备、性质及在水处理中的应用[J]. 孙旭辉,李文超,李冰,孟祥旭,张艳文,李迎. 东北电力大学学报. 2015(04)
博士论文
[1]Fe-N/C氧还原电催化剂的设计制备及性能研究[D]. 杨正坤.中国科学技术大学 2017
[2]电化学处理有机废水电极材料的制备与性能研究[D]. 毕强.西安建筑科技大学 2014
硕士论文
[1]高铁酸钾的制备及预氧化强化混凝效果研究[D]. 程爽.西南交通大学 2017
[2]氢气扩散阳极的制备及其在锌电积过程中的应用研究[D]. 高可攀.昆明理工大学 2017
[3]电化学在线制备高铁酸盐装置的开发及用于实际含氰废水的处理研究[D]. 朱铭桥.华侨大学 2016
[4]气体扩散阴极法降解水中苯酚和2,4-二氯苯酚的研究[D]. 吴池清.哈尔滨工业大学 2015
[5]高铁酸钾的电化学制备[D]. 李细方.上海应用技术学院 2015
[6]高温热解Fe-g-C3N4@C作为燃料电池阴极氧还原非贵金属催化剂的研究[D]. 王美清.华侨大学 2014
[7]高效石墨-PTFE电极制备及其对苯酚废水降解特性研究[D]. 贾涛涛.西安建筑科技大学 2014
[8]纳米碳基过渡金属酞菁催化剂的氧还原特性及机理研究[D]. 丁蕾.东华大学 2013
[9]基于气体扩散电极的电芬顿氧化法在电解含苯酚废水中的作用机理研究[D]. 王盛.北京化工大学 2010
[10]氢扩散阳极的制备及其在锌电积中的应用[D]. 沈鑫远.昆明理工大学 2009
本文编号：3041132
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