过渡金属碳载型氧还原催化剂的制备及其性能研究

发布时间：2021-05-17 08:40

　　面对日益严重的能源危机和环境问题,人们对发展高效、清洁、可持续的能源转换和储存装置的需求不断提高。质子交换膜燃料电池（PEMFCs）和锌空气电池（Zn-air）由于其安全无污染,且能量密度高等诸多优点近几年来被广泛关注。然而,不管是PEMFCs还是Zn-air电池,其阴极氧还原反应（ORR）缓慢的电化学过程严重阻碍了其进一步发展。目前,市场上被广泛使用的催化剂为铂基催化剂,但由于其高昂的成本和易被反应中间物占据活性位点而失活的特性影响了其规模应用。本论文在总结近年ORR电催化剂研究成果的基础上,制备了一系列过渡金属型催化剂,并对其微观结构和ORR性能做了探索性研究,总结如下:1.高催化活性Co-N-C型催化剂的制备及其在电催化氧还原中的应用本工作首次报道了利用对苯二胺和硝酸钴合成的金属有机配合物,并由此通过高温碳化处理制备了一种金属钴纳米颗粒负载在高石墨化程度的多孔碳上。并探讨了制备温度对材料催化活性的影响。由于该配合物本身所具有的特点,碳化过程中同时可以掺杂一定量的氮。利用酸洗除去大尺寸的金属钴颗粒,材料的催化性能得到了很大的提高。并探讨了酸洗过程对材料催化性能的影响,确定了催化活性... 

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)简介
        1.1.2 锌-空气电池(Zn-air)简介
    1.2 ORR催化剂的发展及其研究现状
        1.2.1 贵金属型催化剂
        1.2.2 过渡金属型催化剂
        1.2.3 非金属ORR催化剂
    1.3 本论文的研究背景、意义及内容
        1.3.1 研究背景和研究思路
        1.3.2 研究意义
        1.3.3 具体研究内容
第2章 实验试剂、仪器及性能测试方法
    2.1 主要试剂与仪器
        2.1.1 试剂
        2.1.2 仪器
    2.2 材料表征仪器
        2.2.1 X-射线粉末衍射仪(Powder X-ray Diffraction)
        2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
        2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.4 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.2.5 拉曼光谱(Raman)
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 玻碳电极的预处理和制备
        2.3.2 循环伏安法(Cyclic Voltammetry)
        2.3.3 线性扫描伏安法(Linear Sweep Voltammetry)
第3章 高催化活性Co-N-C型催化剂的制备及其在电催化氧还原中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料合成
        3.2.2 性能测试
    3.3 结果与讨论
    3.4 小结
第4章 Fe,N共掺杂碳材料的合成及其氧还原性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 材料合成
        4.2.2 性能表征
    4.3 结果与讨论
    4.4 小结
第5章 不同掺杂方式对碳负载型Mn基催化剂氧还原性能的影响
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 材料合成
        5.2.2 性能表征
    5.3 结果与讨论
    5.4 小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]溶剂热法制备磷掺杂碳纳米管作为氧气还原和氧气析出反应双功能电催化剂的研究[J]. 杨振荣,郑祥俊,王章俊,刘坤,付月,卞伟勇,田景华,金超,杨瑞枝.  中国科学:化学. 2014(08)



本文编号：3191464