负载型金属酞菁的制备及其电催化性能研究
发布时间：2021-08-21 21:34
随着传统能源的日益枯竭和环境污染的不断加剧,新能源的开发与利用迫在眉睫。直接甲醇燃料电池因具有体小量轻、结构简单、原料易得等诸多优点,成为清洁能源研究与开发的热点。传统燃料电池阴极催化剂Pt/C材料储备量不足、价格高昂同时不具备良好的抗甲醇性能,限制了商业化应用进程。开发新型阴极催化剂成为提高电池综合性能的重要途径。本文以金属酞菁具有活化氧分子功能为基础,设计合成了一系列不同取代基的共面堆积型金属酞菁,利用π-π堆积和化学键合作用将金属酞菁分别负载于功能化石墨烯和氨基化碳纳米管上,制备出多种阴极氧还原催化剂,并对其催化氧还原反应活性和耐甲醇性进行了评价。论文主要工作如下:1.设计合成了两种共面堆积型金属酞菁M2Pc2（EP）4、M2Pc2（FP）4(M=Zn2+,Co2+,Fe2+),并通过溶剂热π-π组装法制备出了酯基共面堆积金属酞菁/石墨烯（M2Pc2
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
DMFC工作原理
图 1.3 碱性溶液中 ORR 反应机理示意图[27]原电催化性能的评价采用一系列电化学测试实行，通常包括循环伏测试法(LSV)以及旋转环盘电极测试法(RRDE)等[31]。圆盘电极测试法主要应用于探究催化剂的氧气还原特性，采用旋转圆不同转速的条件下测试，得到线性扫描伏安曲线，进而可通过 Kou程（1.7）得到 K-L 曲线， K-L 方程如下所示[32]：1/2011111JJJnFKCBωKL= +=+2/3-1/60B0. 62nFC(D)νo= J 表示采用线性伏安法测试得到的还原电流密度（mA/cm2），JK与 流密度与极限扩散电流密度（mA/cm2），n 为所求电子转移数，F 为/mol），C0为电解液中氧气浓度（1.38×10-6mol/L），D0为氧气在电解10-5cm2/s），ω 为圆盘电极旋转时的角速度（ω=2πN，N 代表旋转圆盘电上述公式可以看出，只要得出 K-L 曲线进行线性拟合，进而获得直
少量蓝色物质。A. Braun 和 J. Tchemiac 这次意Linstead 等人揭示了酞菁的分子结构，并合e, MPc ) ,此后，酞菁类化合物被人们所熟知。研究了金属酞菁及其衍生物的结构，发现酞菁系（如图 1.4 所示），单体分子由四个异吲哚单得酞菁电子云密度分布十分均匀，C-N 键长度试发现，酞菁类化合物的大环共轭结构内含有、镍、铜、镁、铝等过渡金属元素可以与空腔结。不同的中心金属元素及不同化合价态，均可形同的中心金属元素，固态酞菁分子颜色也不尽出，酞菁分子周围含有四个苯环，所以其周围的派生出许多不同种类的衍生物。酞菁的这种特用前景。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外燃料电池汽车示范与应用情况综述[J]. 王菊,朱心怡. 太阳能. 2017(08)
[2]电动汽车用氢燃料电池发展综述[J]. 付甜甜. 电源技术. 2017(04)
[3]石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用进展[J]. 赵冬梅,李振伟,刘领弟,张艳红,任德财,李坚. 化学学报. 2014(02)
[4]The synthesis and characterization of a Co-N/C composite catalyst for the oxygen reduction reaction in acidic solution[J]. SI YuJun 1,2,3,CHEN ChangGuo 1,3,YIN Wei 1 & CAI Hui 1 1 College of Chemistry and Chemical Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China;2 College of Chemistry and Pharmaceutical Engineering,Sichuan University of Science and Engineering,Zigong 643000,China;3 College of Material Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China. Chinese Science Bulletin. 2011(11)
[5]新型四取代酞菁及金属酞菁的合成与表征[J]. 夏道成,马春雨,程传辉,丛方地,于书坤,常玉春,李万程,于海丰,杜国同. 山西大学学报(自然科学版). 2007(04)
[6]21世纪的绿色能源[J]. 侯侠,王静. 内蒙古石油化工. 2006(12)
[7]Characteristics and electrochemical performance of cathode material Co-coated LiNiO2 for Li-ion batteries[J]. 钟盛文,赵煜娟,连芳,李艳,胡杨,李培植,梅佳,刘庆国. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(01)
[8]离子交换膜燃料电池技术的发展和应用前景[J]. 汪继强. 电源技术. 1995(04)
[9]世界能源展望[J]. 丁毅,陈白. 中东石油问题. 1983(01)
博士论文
[1]基于酞菁类化合物的电催化材料制备及其性能研究[D]. 张正平.北京化工大学 2017
硕士论文
[1]采用溶剂热方法制备酞菁/石墨烯微纳米复合材料及其在燃料电池阴极催化剂方面的应用[D]. 吕国俊.长春理工大学 2014
本文编号：3356374
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
DMFC工作原理
图 1.3 碱性溶液中 ORR 反应机理示意图[27]原电催化性能的评价采用一系列电化学测试实行，通常包括循环伏测试法(LSV)以及旋转环盘电极测试法(RRDE)等[31]。圆盘电极测试法主要应用于探究催化剂的氧气还原特性，采用旋转圆不同转速的条件下测试，得到线性扫描伏安曲线，进而可通过 Kou程（1.7）得到 K-L 曲线， K-L 方程如下所示[32]：1/2011111JJJnFKCBωKL= +=+2/3-1/60B0. 62nFC(D)νo= J 表示采用线性伏安法测试得到的还原电流密度（mA/cm2），JK与 流密度与极限扩散电流密度（mA/cm2），n 为所求电子转移数，F 为/mol），C0为电解液中氧气浓度（1.38×10-6mol/L），D0为氧气在电解10-5cm2/s），ω 为圆盘电极旋转时的角速度（ω=2πN，N 代表旋转圆盘电上述公式可以看出，只要得出 K-L 曲线进行线性拟合，进而获得直
少量蓝色物质。A. Braun 和 J. Tchemiac 这次意Linstead 等人揭示了酞菁的分子结构，并合e, MPc ) ,此后，酞菁类化合物被人们所熟知。研究了金属酞菁及其衍生物的结构，发现酞菁系（如图 1.4 所示），单体分子由四个异吲哚单得酞菁电子云密度分布十分均匀，C-N 键长度试发现，酞菁类化合物的大环共轭结构内含有、镍、铜、镁、铝等过渡金属元素可以与空腔结。不同的中心金属元素及不同化合价态，均可形同的中心金属元素，固态酞菁分子颜色也不尽出，酞菁分子周围含有四个苯环，所以其周围的派生出许多不同种类的衍生物。酞菁的这种特用前景。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外燃料电池汽车示范与应用情况综述[J]. 王菊,朱心怡. 太阳能. 2017(08)
[2]电动汽车用氢燃料电池发展综述[J]. 付甜甜. 电源技术. 2017(04)
[3]石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用进展[J]. 赵冬梅,李振伟,刘领弟,张艳红,任德财,李坚. 化学学报. 2014(02)
[4]The synthesis and characterization of a Co-N/C composite catalyst for the oxygen reduction reaction in acidic solution[J]. SI YuJun 1,2,3,CHEN ChangGuo 1,3,YIN Wei 1 & CAI Hui 1 1 College of Chemistry and Chemical Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China;2 College of Chemistry and Pharmaceutical Engineering,Sichuan University of Science and Engineering,Zigong 643000,China;3 College of Material Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing 400044,China. Chinese Science Bulletin. 2011(11)
[5]新型四取代酞菁及金属酞菁的合成与表征[J]. 夏道成,马春雨,程传辉,丛方地,于书坤,常玉春,李万程,于海丰,杜国同. 山西大学学报(自然科学版). 2007(04)
[6]21世纪的绿色能源[J]. 侯侠,王静. 内蒙古石油化工. 2006(12)
[7]Characteristics and electrochemical performance of cathode material Co-coated LiNiO2 for Li-ion batteries[J]. 钟盛文,赵煜娟,连芳,李艳,胡杨,李培植,梅佳,刘庆国. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(01)
[8]离子交换膜燃料电池技术的发展和应用前景[J]. 汪继强. 电源技术. 1995(04)
[9]世界能源展望[J]. 丁毅,陈白. 中东石油问题. 1983(01)
博士论文
[1]基于酞菁类化合物的电催化材料制备及其性能研究[D]. 张正平.北京化工大学 2017
硕士论文
[1]采用溶剂热方法制备酞菁/石墨烯微纳米复合材料及其在燃料电池阴极催化剂方面的应用[D]. 吕国俊.长春理工大学 2014
本文编号：3356374
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3356374.html
