铂—氧化铈/石墨烯作为直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究
发布时间：2021-07-15 17:39
直接甲醇燃料电池作为一种新型绿色能源,由于其较高的能量密度、使用液态燃料、较低的运营成本等优点在移动运输设备及便携式装备领域具有极大的应用前景。然而,直接甲醇燃料电池最有效的催化剂——铂基复合催化材料,由于其催化效率低还极易受甲醇电催化氧化过程中的中间产物一氧化碳毒化,极大地限制了直接甲醇燃料电池的商业化应用。为了解决铂基催化材料在直接甲醇燃料电池中面临的问题,研究人员将铂与氧化铈做成Pt/Ce O2基复合催化剂,以通过铂与氧化铈的协同作用来提高铂基催化剂的催化性能。研究表明:氧化铈暴露不同的晶型具有不同的一氧化碳氧化能力。然而,目前为止通过调整氧化铈的晶型来优化Pt/Ce O2基复合催化剂的整体催化性能相关的研究相对欠缺。同时,通过调整氧化铈的形貌来改善催化剂的整体性能也面临诸多挑战。本文试图通过调控氧化铈的晶型来提高催化剂的性能。另外,通过设计构筑一种氧化铈与石墨烯的三维立体结构来提高活性位点铂的暴露以提高催化剂的电化学性能。通过探索调整水热过程的温度、溶液氢氧化钠浓度、水热时间等因素成功地实现了对氧化铈的调控合成,制备了三种具有不同形貌/晶型的氧化铈。随后,将三种不同形貌/晶型的...
【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 燃料电池简介
1.1.1 燃料电池基本原理
1.1.2 燃料电池的特点
1.2 直接甲醇燃料电池概述
1.2.1 直接甲醇燃料电池的特点
1.2.2 直接甲醇燃料电池工作原理
1.2.3 直接甲醇燃料电池主要面临的瓶颈
1.3 直接甲醇燃料电池阳极催化过程
1.3.1 直接甲醇燃料电池阳极催化剂中毒
1.3.2 直接甲醇燃料电池阳极催化剂
1.4 直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂抗毒性研究现状
1.4.1 铂基金属合金阳极催化剂
1.4.2 铂与金属氧化物复合催化剂
1.5 直接甲醇燃料电池阳极催化剂载体
1.5.1 炭黑
1.5.2 新型碳材料
1.6 本论文的选题意义和研究内容
1.6.1 课题意义
1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验仪器及药剂
2.1.1 主要仪器
2.1.2 实验药品
2.2 材料表征
2.2.1 X射线衍射（XRD）
2.2.2 氢气程序升温还原（H2-TPR）
2.2.3 扫描电镜（SEM）
2.2.4 透射电镜（TEM）
2.2.5 电子能谱分析（EDX）
2.3 电化学性能测试
2.3.1 循环伏安法（CV）
2.3.2 计时电流（CA）
2.4 工作电极的制备步骤
第三章 调控二氧化铈晶型提高催化剂性能
3.1 石墨烯材料的制备
3.1.1 氧化石墨烯的合成
3.1.2 氧化石墨烯表征
3.2 二氧化铈不同形貌/晶型的调控合成
3.2.1 制备方法
3.2.2 三种不同形貌/晶型氧化铈的物理化学性能表征
3.3 Pt-xCeO_2/Graphene复合材料的制备
3.4 结果与讨论
3.4.1 Pt-xCeO_2/G形貌与结构分析
3.4.2 Pt-xCeO_2/G复合材料组分分析
3.4.3 Pt-xCeO_2/G复合材料电化学性能
3.5 本章小结
第四章 原位法构建三维铂-氧化铈/石墨烯复合材料
4.1 复合材料的制备
4.1.1 CeO_2/RGO复合材料的制备
4.1.2 Pt-CeO_2/RGO复合材料的制备
4.2 结果与讨论
4.2.1 材料形貌结构与组分分析
4.2.2 电化学特性分析
4.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录
硕士期间发表的学术论文
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]直接甲醇燃料电池及其关键技术[J]. 谢裕智,冯小保,倪红军,黄明宇. 化工新型材料. 2014(06)
[2]Preparation of PtNi/C Electrocatalysts for Direct Methanol Fuel Cell via Pulse Microwave Assisted Polyol Method[J]. 王燕,左绍庆,朱怀工,孙晓英,齐向娟. Transactions of Tianjin University. 2013(06)
[3]Pt/RuO2/CNTs纳米催化剂中RuO2含量对甲醇电催化氧化性能的影响（英文）[J]. 周春梅,王红娟,梁家华,彭峰,余皓,杨剑. 催化学报. 2008(11)
硕士论文
[1]直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂金属氧化物修饰的性能研究[D]. 郑家道.华南理工大学 2013
本文编号：3286165
【文章来源】：内蒙古工业大学内蒙古自治区
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 燃料电池简介
1.1.1 燃料电池基本原理
1.1.2 燃料电池的特点
1.2 直接甲醇燃料电池概述
1.2.1 直接甲醇燃料电池的特点
1.2.2 直接甲醇燃料电池工作原理
1.2.3 直接甲醇燃料电池主要面临的瓶颈
1.3 直接甲醇燃料电池阳极催化过程
1.3.1 直接甲醇燃料电池阳极催化剂中毒
1.3.2 直接甲醇燃料电池阳极催化剂
1.4 直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂抗毒性研究现状
1.4.1 铂基金属合金阳极催化剂
1.4.2 铂与金属氧化物复合催化剂
1.5 直接甲醇燃料电池阳极催化剂载体
1.5.1 炭黑
1.5.2 新型碳材料
1.6 本论文的选题意义和研究内容
1.6.1 课题意义
1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验仪器及药剂
2.1.1 主要仪器
2.1.2 实验药品
2.2 材料表征
2.2.1 X射线衍射（XRD）
2.2.2 氢气程序升温还原（H2-TPR）
2.2.3 扫描电镜（SEM）
2.2.4 透射电镜（TEM）
2.2.5 电子能谱分析（EDX）
2.3 电化学性能测试
2.3.1 循环伏安法（CV）
2.3.2 计时电流（CA）
2.4 工作电极的制备步骤
第三章 调控二氧化铈晶型提高催化剂性能
3.1 石墨烯材料的制备
3.1.1 氧化石墨烯的合成
3.1.2 氧化石墨烯表征
3.2 二氧化铈不同形貌/晶型的调控合成
3.2.1 制备方法
3.2.2 三种不同形貌/晶型氧化铈的物理化学性能表征
3.3 Pt-xCeO_2/Graphene复合材料的制备
3.4 结果与讨论
3.4.1 Pt-xCeO_2/G形貌与结构分析
3.4.2 Pt-xCeO_2/G复合材料组分分析
3.4.3 Pt-xCeO_2/G复合材料电化学性能
3.5 本章小结
第四章 原位法构建三维铂-氧化铈/石墨烯复合材料
4.1 复合材料的制备
4.1.1 CeO_2/RGO复合材料的制备
4.1.2 Pt-CeO_2/RGO复合材料的制备
4.2 结果与讨论
4.2.1 材料形貌结构与组分分析
4.2.2 电化学特性分析
4.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录
硕士期间发表的学术论文
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]直接甲醇燃料电池及其关键技术[J]. 谢裕智,冯小保,倪红军,黄明宇. 化工新型材料. 2014(06)
[2]Preparation of PtNi/C Electrocatalysts for Direct Methanol Fuel Cell via Pulse Microwave Assisted Polyol Method[J]. 王燕,左绍庆,朱怀工,孙晓英,齐向娟. Transactions of Tianjin University. 2013(06)
[3]Pt/RuO2/CNTs纳米催化剂中RuO2含量对甲醇电催化氧化性能的影响（英文）[J]. 周春梅,王红娟,梁家华,彭峰,余皓,杨剑. 催化学报. 2008(11)
硕士论文
[1]直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂金属氧化物修饰的性能研究[D]. 郑家道.华南理工大学 2013
本文编号：3286165
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3286165.html
