生物质碳基燃料电池催化剂的制备及电催化性能研究

发布时间：2023-03-19 16:10

　　近年来,能源短缺的问题十分突出,为了应对接踵而来的各种问题,世界各国将新能源的开发与应用作为发展的重点,燃料电池汽车也因此迅速发展。催化剂在燃料电池中占据着核心的位置,其活性与燃料电池的性能有着直接的关系,提高催化剂材料的孔洞缺陷和杂原子缺陷是增加活性位点的有效途径,能够提升电催化活性,进而改善燃料电池的性能。在此基础上,本文选用生物质废纸为原料,设计制备出生物质多孔碳,在氧还原反应(ORR)中,生物质多孔碳催化效果显著且稳定性良好。本文取得的主要研究结果如下:以生物质废纸为原料,用高浓度的Zn Cl₂溶液作为离子液溶解预处理,部分溶解生物质废纸中的纤维素,得到富有弹性的生物质胶,随后对生物质胶进行高温碳化,获得生物质多孔碳。通过调节离子液的浓度,碳化温度,探究最佳实验条件。实验结果显示,在800℃的碳化温度下得到的生物质多孔碳具有明显的优势,包括较大的比表面积(1290.4559 m2/g),较高的电催化活性。电催化效果具体的表现如下:起始电位(E_onset)的数值为0.89V,半波电位(E_1/2)的数值为0.80V,...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池
        1.2.1 燃料电池概述
        1.2.2 燃料电池氧还原反应机理
        1.2.3 燃料电池阴极催化剂研究进展
    1.3 生物质碳材料
        1.3.1 生物质碳材料概述
        1.3.2 生物质碳材料的制备方法
        1.3.3 生物质碳材料在燃料电池方面的应用
    1.4 本文的选题背景与研究内容
        1.4.1 本文的选题背景
        1.4.2 本文的研究内容
第二章 氯化锌离子液制备生物质多孔碳及其电催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂和仪器
        2.2.2 生物质多孔碳催化剂的制备
    2.3 生物质多孔碳材料的表征
        2.3.1 SEM和 TEM分析
        2.3.2 氮气吸脱附分析
        2.3.3 X射线衍射(XRD)和拉曼光谱分析
        2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
    2.4 电化学性能测试及分析
        2.4.1 工作电极的制备
        2.4.2 电化学测试方法及条件
        2.4.3 电化学分析
    2.5 本章小结
第三章 氮掺杂生物质多孔碳的制备及其电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器
        3.2.2 氮掺杂生物质多孔碳材料的制备
    3.3 氮掺杂生物质多孔碳材料的表征
        3.3.1 SEM和 TEM分析
        3.3.2 氮气吸脱附分析
        3.3.3 X射线衍射(XRD)和拉曼光谱分析
        3.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
    3.4 氮掺杂生物质多孔碳的电化学性能测试及研究
        3.4.1 电化学性能测试
        3.4.2 电化学分析
    3.5 本章小结
第四章 氢氧化钠/尿素离子液制备生物质多孔碳及其电催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂和仪器
        4.2.2 生物质多孔碳催化剂的制备
    4.3 样品的表征
        4.3.1 SEM和 TEM分析
        4.3.2 氮气吸脱附分析
        4.3.3 X射线衍射(XRD)和拉曼光谱分析
        4.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
    4.4 生物质多孔碳催化剂的电化学性能测试及研究
        4.4.1 电化学性能测试
        4.4.2 电化学分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3765551