杂原子掺杂碳纳米管/带的制备及其电催化性能研究

发布时间：2023-03-07 18:23

　　化石燃料是一种不可再生资源,它的持续消耗引发了大气污染、全球气候变暖、能源枯竭等诸多问题。在太阳能、风能等一系列具有替代化石能源前景的新能源中,燃料电池因具有不受地域限制、能量转化效率高、启动快、无污染等优点而备受关注。然而,以铂为主的贵金属催化剂成为燃料电池及水裂解装置大规模推广的主要瓶颈。铂在地球上储量稀少,商用催化剂铂碳造价昂贵,还有稳定性差,不耐甲醇和一氧化碳毒性等缺点,因此开发性能高、价格低廉、稳定性好的非贵金属催化剂具有重要意义。本文基于前人研究成果,围绕非铂掺杂碳基催化剂的协同效应,进行了如下研究工作:以一种简便的方法合成了氮磷铁共掺杂碳纳米管双功能催化剂(N-P-Fe-CNTs),在0.1M KOH溶液中氧还原反应(ORR)起始电位为0.97 V,半波电位为0.84 V,性能超过商用Pt/C;氧析出反应(OER)起始电位为1.52V,性能可与商用Ru02相比拟,氧电极活性(ΔE)仅为0.74 V;在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的最大功率密度为438.5 mW cm-2。此前发表的氮磷铁共掺杂碳材料均为单功能催化剂,且未有应用在PEMFC上的表现,本文在这两方面实现...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池简介
    1.3 氧气还原反应(ORR)
    1.4 ORR电催化剂
        1.4.1 贵金属催化剂
        1.4.2 非贵金属催化剂
        1.4.3 非金属催化剂
    1.5 本文的研究背景及选题意义
第二章 氮磷铁共掺杂碳纳米管双功能催化剂的制备与应用
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂和仪器
        2.2.2 实验材料的物理表征
        2.2.3 实验材料的电化学性能测试
        2.2.4 质子交换膜燃料电池(PEMFC)测试过程
        2.2.5 液态锌空电池测试过程
        2.2.6 实验材料的制备
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 实验材料的物理表征分析
        2.3.2 实验材料的电化学测试分析
        2.3.3 质子交换膜燃料电池(PEMFC)测试结果
        2.3.4 液态锌空电池测试结果
    2.4 本章小结
第三章 氮硫硼共掺杂碳纳米带的制备及其ORR性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器
        3.2.2 实验材料的物理表征
        3.2.3 实验材料的电化学性能测试
        3.2.4 实验材料的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 实验材料的物理表征分析
        3.3.2 实验材料的电化学测试分析
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件



本文编号：3757662