镍-钴-铁/碳氮空心管状复合物的制备及其对氧还原反应的电催化活性
发布时间：2023-06-15 20:45
氧还原反应(ORR)本身是一个动力学缓慢的过程,它是阻碍锌-空气电池应用发展的主要障碍。虽然铂(Pt)基催化剂是ORR的最有效催化剂。但是,Pt存在高成本、自然资源稀缺和耐久性不足等多种问题,因此人们逐渐转向非贵金属基电催化剂的研究。在开发的一系列非贵金属电催化剂中,碳纳米管具有独特的六边形附属结构,表现出异常的比表面积和电化学性能,可提供较多的活性部位。另一方面,对碳纳米管进行氮掺杂(N-CNTs)可以改善碳纳米管的局部电荷密度,进而加快电子传输性能、降低电阻率。同时非贵金属Ni/Co/Fe和N的高亲和力可以有利于激活碳纳米管外部石墨层,增加多孔缺陷的存在,加速催化剂表面和反应中间体之间的界面电子转移,从而提高ORR活性。因此,开发Ni/Co/Fe-N-CNTs催化剂应用于氧还原反应具有极好的前景。此外,目前对锌-空气电池的研究主要是采用浓碱性电解液,但由于阳极锌在强碱性介质中的自发溶解以及浓碱性条件下的腐蚀,减缓了离子电解质的电导率和电池寿命,而中性电解质可用于解决碱性电解质引起的腐蚀问题并能避免自发放电现象。本论文以Ni/Co/Fe作为金属催化中心,双氰胺作为氮源,葡萄糖/蔗糖为...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂概述
1.1.1 电催化剂概述
1.1.1.1 电催化剂的研究方向
1.1.1.2 电催化剂性能影响因素
1.1.2 碳纳米管电催化剂概述
1.1.2.1 碳纳米管的结构与性能
1.1.2.2 碳纳米管在电化学领域的研究现状
1.1.3 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂概述
1.1.3.1 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂研究现状
1.1.3.2 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂制备方法
1.2 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂对氧还原的电活性
1.2.1 氧还原反应的研究进展
1.2.2 金属-氮共掺杂碳纳米管催化剂在氧还原反应中的应用
1.3 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂在锌-空气电池中的应用
1.3.1 锌-空气电池概述
1.3.2 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂在锌-空气电池中的应用
1.4 本论文的主要工作
1.4.1 研究意义
1.4.2 主要目标
1.4.3 研究内容
1.4.4 研究方法
第2章 实验试剂与仪器
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 电催化剂表征
2.4 电化学测试方法及条件
第3章 不同类型Ni/Co盐掺杂C-N纳米管的制备及其氧还原电催化活性
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 电催化剂的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 电催化剂的形貌分析
3.3.1.1 不同类型单金属 Ni/Co掺杂C-N催化剂
3.3.1.2 不同类型双金属Ni/Co掺杂C-N催化剂
3.3.1.3 纳米管形成机制
3.3.2 电催化剂的成分分析
3.3.3 电催化剂对氧还原的电活性
3.4 小结
第4章 Ni/Co掺杂C-N纳米管催化剂在中性锌-空气电池中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 电催化剂的制备
4.2.2 电池的设计及组装
4.3 结果与讨论
4.3.1 循环伏安曲线分析
4.3.2 催化剂在中性溶液中对氧还原的电活性
4.3.3 中性锌空气电池性能测试
4.4 小结
第5章 Fe/Co掺杂C-N纳米管催化剂的制备及其在中性锌-空气电池中的应用
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂与仪器
5.2.2 电催化剂的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 电催化剂的形貌分析
5.3.2 电催化剂的成分分析
5.3.3 循环伏安曲线分析
5.3.4 电催化剂对氧还原的电活性
5.3.5 中性锌-空气电池性能测试
5.4 小结
第6章 以蔗糖为碳源的Ni-Co掺杂C-N纳米管的制备及其氧还原电催化活性
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验试剂与仪器
6.2.2 电催化剂的制备
6.3 实验结果与讨论
6.3.1 电催化剂的形貌分析
6.3.2 电催化剂的成分分析
6.3.3 循环伏安曲线分析
6.3.4 电催化剂对氧还原的电活性
6.4 小结
第7章 以蔗糖为碳源的Ni-Co掺杂C-N纳米管在中性锌-空气电池中的应用
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 电催化剂的制备
7.3 实验结果与讨论
7.3.1 催化剂负载在碳纸上对氧还原的电活性
7.3.2 中性锌空气电池性能测试
7.4 小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
附录 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单
致谢
本文编号：3833639
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂概述
1.1.1 电催化剂概述
1.1.1.1 电催化剂的研究方向
1.1.1.2 电催化剂性能影响因素
1.1.2 碳纳米管电催化剂概述
1.1.2.1 碳纳米管的结构与性能
1.1.2.2 碳纳米管在电化学领域的研究现状
1.1.3 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂概述
1.1.3.1 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂研究现状
1.1.3.2 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂制备方法
1.2 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂对氧还原的电活性
1.2.1 氧还原反应的研究进展
1.2.2 金属-氮共掺杂碳纳米管催化剂在氧还原反应中的应用
1.3 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂在锌-空气电池中的应用
1.3.1 锌-空气电池概述
1.3.2 金属-氮共掺杂碳纳米管电催化剂在锌-空气电池中的应用
1.4 本论文的主要工作
1.4.1 研究意义
1.4.2 主要目标
1.4.3 研究内容
1.4.4 研究方法
第2章 实验试剂与仪器
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器
2.3 电催化剂表征
2.4 电化学测试方法及条件
第3章 不同类型Ni/Co盐掺杂C-N纳米管的制备及其氧还原电催化活性
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 电催化剂的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 电催化剂的形貌分析
3.3.1.1 不同类型单金属 Ni/Co掺杂C-N催化剂
3.3.1.2 不同类型双金属Ni/Co掺杂C-N催化剂
3.3.1.3 纳米管形成机制
3.3.2 电催化剂的成分分析
3.3.3 电催化剂对氧还原的电活性
3.4 小结
第4章 Ni/Co掺杂C-N纳米管催化剂在中性锌-空气电池中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 电催化剂的制备
4.2.2 电池的设计及组装
4.3 结果与讨论
4.3.1 循环伏安曲线分析
4.3.2 催化剂在中性溶液中对氧还原的电活性
4.3.3 中性锌空气电池性能测试
4.4 小结
第5章 Fe/Co掺杂C-N纳米管催化剂的制备及其在中性锌-空气电池中的应用
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂与仪器
5.2.2 电催化剂的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 电催化剂的形貌分析
5.3.2 电催化剂的成分分析
5.3.3 循环伏安曲线分析
5.3.4 电催化剂对氧还原的电活性
5.3.5 中性锌-空气电池性能测试
5.4 小结
第6章 以蔗糖为碳源的Ni-Co掺杂C-N纳米管的制备及其氧还原电催化活性
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验试剂与仪器
6.2.2 电催化剂的制备
6.3 实验结果与讨论
6.3.1 电催化剂的形貌分析
6.3.2 电催化剂的成分分析
6.3.3 循环伏安曲线分析
6.3.4 电催化剂对氧还原的电活性
6.4 小结
第7章 以蔗糖为碳源的Ni-Co掺杂C-N纳米管在中性锌-空气电池中的应用
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 电催化剂的制备
7.3 实验结果与讨论
7.3.1 催化剂负载在碳纸上对氧还原的电活性
7.3.2 中性锌空气电池性能测试
7.4 小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
附录 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单
致谢
本文编号：3833639
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教材专著
