超细碳纤维/铂基合金电解水催化材料的制备及其应用
发布时间：2021-06-16 12:45
能源需求的增长和环境污染的加剧使人类不断寻求新型清洁能源和开发高效储能装置。氢能源是理想的清洁能源,电解水制氢是最有发展前景的制氢方法之一。迄今,Pt等贵金属是最高效的电解水催化材料。然而,贵金属高昂的价格和稀有性直接限制了其在工程领域的应用。因此如何尽可能的降低贵金属用量和提高电催化活性已成为电解水工程领域的研究焦点。由于纳米界面间特殊的电子相互作用,两相或多相催化体系往往表现出更优异的催化活性,因此两相或多相催化体系近来受到了广泛的关注和研究。静电纺丝是制备一维纳米材料最高效的方法,而采用静电纺丝制备的超细碳纤维具有高比表面积、高孔隙率、优异化学稳定性和高电子传输的特性。基于以上,本研究将静电纺丝制备的超细纤维石墨化得到超细碳纤维（CNFs）,并将其作为载体制备CNFs/铂基合金电解水催化材料,以提高贵金属纳米颗粒的利用率、稳定性及催化活性,系统研究了其电催化析氢或析氧活性。主要内容如下:（1）利用静电纺丝技术制备聚丙烯腈（PAN）/Pt超细纤维,然后利用高温石墨化处理得到了CNFs负载Pt纳米颗粒杂化材料（Pt/CNFs,Pt负载量约为7 wt%）,并利用扫描电子显微镜（SEM）...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 新型能源的研究现状
1.1.1 氢能的制备技术
1.1.2 电解水基本原理及影响因素
1.2 催化剂材料的制备
1.2.1 催化剂的选择
1.2.2 催化剂载体材料
1.3 超细碳纤维的制备方法
1.4 静电纺丝技术简介
1.4.1 静电纺丝技术概述
1.4.2 静电纺丝技术的研究领域
1.5 论文的主要内容及创新点
1.5.1 论文的主要内容
1.5.2 论文的创新与特色
第二章 超细碳纤维负载Pt纳米颗粒的合成及电催化析氢应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料与仪器
2.2.2 实验步骤
2.2.3 Pt/PANFs和Pt/CNFs杂化材料的表征与测试方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 PANFs和CNFs的形貌与结构分析
2.3.2 Pt/PANFs和Pt/CNFs杂化材料的形貌与结构分析
2.3.3 超细碳纤维负载金属纳米颗粒的形成机理
2.3.4 Pt/CNFs杂化材料在电催化析氢中的应用
2.4 本章小结
第三章 超细碳纤维负载PtCo合金纳米颗粒的合成及电催化析氢应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料与仪器
3.2.2 PtCo/CNFs杂化材料的制备
3.2.3 PtCo/CNFs杂化材料的表征与测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 PtCo/CNFs杂化材料的形貌与结构分析
3.3.2 PtCo/CNFs杂化材料在电催化析氢方面的应用
3.4 本章小结
第四章 氮掺杂超细碳纤维负载PtCo合金纳米颗粒的合成及电催化析氧应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料与仪器
4.2.2 实验步骤
4.2.3 PtCo/N-CNFs杂化材料的表征手段
4.3 结果与讨论
4.3.1 PtCo/N-CNFs杂化材料的表征
4.3.2 PtCo/N-CNFs杂化材料在电催化析氧方面的应用
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺聚丙烯腈多层纳米纤维膜的制备、结构与性能[J]. 应黎君,常怀云,熊杰. 现代纺织技术. 2014(06)
[2]静电纺制备二氧化硅纳米管及其形貌调控的研究[J]. 王盼,朱罕,包世勇,邹美玲,杜明亮,张明. 浙江理工大学学报. 2014(03)
[3]PVA/PEI超细纤维负载纳米钯杂化材料的制备[J]. 蔡颖婷,蔡盛赢,朱罕,王盼,包世勇,邹美玲,杜明亮,张明. 现代纺织技术. 2013(05)
[4]Ni/NiCo2O4电极的制备及其析氧反应性能[J]. 王森林,王丽品,张振洪. 物理化学学报. 2013(05)
[5]纳米限域的储氢材料[J]. 邹勇进,向翠丽,邱树君,褚海亮,孙立贤,徐芬. 化学进展. 2013(01)
[6]绿色法制备纳米银/聚丙烯腈纳米纤维及其抗菌性能[J]. 汪林飞,邹美玲,朱罕,徐从升,杜明亮. 现代纺织技术. 2013(01)
[7]氢能的研究进展[J]. 张轲,刘述丽,刘明明,张洪波,鲁捷,曹中秋,张辉. 材料导报. 2011(09)
[8]聚丙烯腈基碳纤维研究进展[J]. 马刚峰,李峰,徐泽夕,李存生. 现代纺织技术. 2011(03)
[9]Pt/Co改性石墨电极的制备及其电催化性能[J]. 杨京,楼白杨,熊京远,徐斌. 材料科学与工程学报. 2011(02)
[10]Applications of electrospun nanofibers[J]. FANG Jian,NIU HaiTao,LIN Tong↑ & WANG XunGai Centre for Material and Fibre Innovation,Deakin University,Geelong,VIC 3217,Australia. Chinese Science Bulletin. 2008(15)
博士论文
[1]电纺氮掺杂碳纳米纤维的改性及其氧还原催化性能的研究[D]. 尹静.哈尔滨工业大学 2013
[2]碳纳米纤维膜为载体直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究[D]. 李妙鱼.山西大学 2011
[3]质子交换膜燃料电池电催化剂和阴极电极结构研究[D]. 张建鲁.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所） 2005
[4]催化析氢活性阴极设计、制备与表征[D]. 张卫国.天津大学 2004
硕士论文
[1]基于静电纺丝技术制备二氧化硅纳米管及其应用研究[D]. 王盼.浙江理工大学 2015
[2]镍基Ni-Mo合金电极的制备及其电催化析氢性能研究[D]. 王进.重庆大学 2013
[3]电解水析氢电极的制备工艺及性能研究[D]. 陈良木.湖南大学 2010
[4]电解析氢催化剂的研究[D]. 吴梅.重庆大学 2007
本文编号：3233102
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 新型能源的研究现状
1.1.1 氢能的制备技术
1.1.2 电解水基本原理及影响因素
1.2 催化剂材料的制备
1.2.1 催化剂的选择
1.2.2 催化剂载体材料
1.3 超细碳纤维的制备方法
1.4 静电纺丝技术简介
1.4.1 静电纺丝技术概述
1.4.2 静电纺丝技术的研究领域
1.5 论文的主要内容及创新点
1.5.1 论文的主要内容
1.5.2 论文的创新与特色
第二章 超细碳纤维负载Pt纳米颗粒的合成及电催化析氢应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验原料与仪器
2.2.2 实验步骤
2.2.3 Pt/PANFs和Pt/CNFs杂化材料的表征与测试方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 PANFs和CNFs的形貌与结构分析
2.3.2 Pt/PANFs和Pt/CNFs杂化材料的形貌与结构分析
2.3.3 超细碳纤维负载金属纳米颗粒的形成机理
2.3.4 Pt/CNFs杂化材料在电催化析氢中的应用
2.4 本章小结
第三章 超细碳纤维负载PtCo合金纳米颗粒的合成及电催化析氢应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验原料与仪器
3.2.2 PtCo/CNFs杂化材料的制备
3.2.3 PtCo/CNFs杂化材料的表征与测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 PtCo/CNFs杂化材料的形貌与结构分析
3.3.2 PtCo/CNFs杂化材料在电催化析氢方面的应用
3.4 本章小结
第四章 氮掺杂超细碳纤维负载PtCo合金纳米颗粒的合成及电催化析氧应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验原料与仪器
4.2.2 实验步骤
4.2.3 PtCo/N-CNFs杂化材料的表征手段
4.3 结果与讨论
4.3.1 PtCo/N-CNFs杂化材料的表征
4.3.2 PtCo/N-CNFs杂化材料在电催化析氧方面的应用
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺聚丙烯腈多层纳米纤维膜的制备、结构与性能[J]. 应黎君,常怀云,熊杰. 现代纺织技术. 2014(06)
[2]静电纺制备二氧化硅纳米管及其形貌调控的研究[J]. 王盼,朱罕,包世勇,邹美玲,杜明亮,张明. 浙江理工大学学报. 2014(03)
[3]PVA/PEI超细纤维负载纳米钯杂化材料的制备[J]. 蔡颖婷,蔡盛赢,朱罕,王盼,包世勇,邹美玲,杜明亮,张明. 现代纺织技术. 2013(05)
[4]Ni/NiCo2O4电极的制备及其析氧反应性能[J]. 王森林,王丽品,张振洪. 物理化学学报. 2013(05)
[5]纳米限域的储氢材料[J]. 邹勇进,向翠丽,邱树君,褚海亮,孙立贤,徐芬. 化学进展. 2013(01)
[6]绿色法制备纳米银/聚丙烯腈纳米纤维及其抗菌性能[J]. 汪林飞,邹美玲,朱罕,徐从升,杜明亮. 现代纺织技术. 2013(01)
[7]氢能的研究进展[J]. 张轲,刘述丽,刘明明,张洪波,鲁捷,曹中秋,张辉. 材料导报. 2011(09)
[8]聚丙烯腈基碳纤维研究进展[J]. 马刚峰,李峰,徐泽夕,李存生. 现代纺织技术. 2011(03)
[9]Pt/Co改性石墨电极的制备及其电催化性能[J]. 杨京,楼白杨,熊京远,徐斌. 材料科学与工程学报. 2011(02)
[10]Applications of electrospun nanofibers[J]. FANG Jian,NIU HaiTao,LIN Tong↑ & WANG XunGai Centre for Material and Fibre Innovation,Deakin University,Geelong,VIC 3217,Australia. Chinese Science Bulletin. 2008(15)
博士论文
[1]电纺氮掺杂碳纳米纤维的改性及其氧还原催化性能的研究[D]. 尹静.哈尔滨工业大学 2013
[2]碳纳米纤维膜为载体直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究[D]. 李妙鱼.山西大学 2011
[3]质子交换膜燃料电池电催化剂和阴极电极结构研究[D]. 张建鲁.中国科学院研究生院（大连化学物理研究所） 2005
[4]催化析氢活性阴极设计、制备与表征[D]. 张卫国.天津大学 2004
硕士论文
[1]基于静电纺丝技术制备二氧化硅纳米管及其应用研究[D]. 王盼.浙江理工大学 2015
[2]镍基Ni-Mo合金电极的制备及其电催化析氢性能研究[D]. 王进.重庆大学 2013
[3]电解水析氢电极的制备工艺及性能研究[D]. 陈良木.湖南大学 2010
[4]电解析氢催化剂的研究[D]. 吴梅.重庆大学 2007
本文编号：3233102
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3233102.html
