基于超分子前驱体设计的掺杂型碳材料制备及其电化学性能研究

发布时间：2021-10-10 13:52

　　碳材料因其性质稳定、来源广泛、环境友好等优点,在能源、光电、仿生等领域具有良好的前景。在纳米尺度上控制合成出特定形貌、结构及组成的碳基材料,对于其性能的改善及特效的衍生具有重要意义。掺杂型碳基材料由于其优异的理化性质,在燃料电池电极催化剂的应用方面显得尤为出色。本文通过缩合聚合或金属配位的方法,构筑了杂元素掺杂的聚合物交联自组装体,再经过高温热解制备了不同种类的掺杂型碳材料。实现了对掺杂型碳材料的结构、形貌、杂原子组成和含量的调控,以其为载体负载贵金属纳米粒子,分别研究了其在作为电催化剂或催化剂载体时所拥有的电化学性能。首先我们合成出了端基为邻苯二酚官能团的三臂单体TBC,依靠邻苯二酚基团与三价铁离子之间的配位作用制备出聚合物交联网络,高温煅烧时借助铁元素催化石墨化的作用得到了有序结构的铁负载、氮掺杂碳纳米材料（Fe/N/C）。Fe/N/C材料作为非贵金属催化剂具有丰富的孔结构、大比表面积以及氮、铁元素的掺杂,因而表现出良好的氧还原反应（ORR）催化性能、抗甲醇性及电化学稳定性。探究了不同铁源对于Fe/N/C材料结构、性能方面的影响,结果显示利用硫酸铁与氯化铁处理后得到的Fe/N/C材... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１质子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣｓ）的原理图［７１??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｐｒｏｔｏｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌｓ?（ＰＥＭＦＣｓ）?［７】??

微孔层（ＭＰＬ））、气流通道（ＧＦＣｓ）和双极板（ＢＰ）组成。在电池运行过程中，??电池系统中发生的现象十分复杂，主要有热转移、物质与电荷转移、多相流动以??及电化学反应｜１３］，机理如图１－３所示Ｍ，过程如下：??（１）

Ｖａｌｕｅｓ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ?Ｎｇｈ?ｖｏｌｕｍｅ?ｃｏｓｔ?ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓ?（５００．０００?ｙｎｉｔｓ／ｙｅｃｒ）?ｔ叫ｅｉ?￥４?ｓｏ／ｋｗ?Ｔａｒｇｅ！?￥２??图１－２燃料电池成本的变化趋势图［１２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｒｅｎｄ?ｏｆ?ｃｈａｎｇｅ?ａｂｏｕｔ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?ｃｏｓｔ｜ｌ２］??经过不断的优化，当今的ＰＥＭＦＣｓ—般是由电极－膜－电极复合装置（ＭＥＡ）??（包括催化层（ＣＬ）和电解质膜）、扩散层（ＤＭ）（包括气体扩散层（ＧＤＬ）和??微孔层（ＭＰＬ））、气流通道（ＧＦＣｓ）和双极板（ＢＰ）组成。在电池运行过程中，??电池系统中发生的现象十分复杂，主要有热转移、物质与电荷转移、多相流动以??及电化学反应｜１３］，机理如图１－３所示Ｍ，过程如下：??（１）

【参考文献】：
期刊论文
[1]低碳世界中的中国:地位、挑战与战略[J]. 张坤民.  中国人口.资源与环境. 2008(03)

博士论文
[1]纳米结构晶态碳基材料可控制备及电化学储能特性研究[D]. 孙立.黑龙江大学 2014

硕士论文
[1]基于氮掺杂碳材料的氧还原电催化剂研究[D]. 于亚明.湖南大学 2012



本文编号：3428500