基于Cu基非晶合金的纳米多孔结构制备与催化性能研究

发布时间：2023-08-06 13:49

　　直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)直接使用甲醇水溶液为燃料供给来源,具有低温快速启动、燃料洁净环保、能量转换效率高以及电池结构简单等特点,在便携式电子产品领域具备广阔的应用前景。纳米多孔材料具有高的比表面积以及催化活性,是目前DMFC中Pt基贵金属催化剂的替代材料之一。本文以单辊旋淬法制备的Cu基非晶合金条带为前驱体,采用化学脱合金的方法制备纳米多孔结构。使用X射线衍射仪及微观组织分析表征多孔材料的化学组成和微观结构,分析Cu基非晶合金成分及脱合金工艺参数对多孔结构的影响,并通过循环伏安(Cyclic Voltammetry,CV)和计时电流(Chronoamperometry,CA)法研究多孔结构材料在碱性甲醇溶液中的电催化氧化性能及稳定性。Cu₃₇Zr₂₈Ni₃₅非晶合金条带在HCl溶液中脱合金处理后,合金带表面分布有许多裂纹,没有裂纹区域的表面不均匀地分布少量小尺寸的孔,并且表面部分区域有大块团聚颗粒,腐蚀深度较浅;采用HF溶液脱合金处理后,条带表面形成连续的孔结构,H...

【文章页数】：74 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 甲醇电催化氧化
        1.2.1 直接甲醇燃料电池原理
        1.2.2 直接甲醇燃料电池阳极催化剂
    1.3 纳米多孔材料及其制备方法
    1.4 非晶态金属材料
        1.4.1 非晶态金属材料的特性
        1.4.2 非晶合金在电催化电极中的应用
    1.5 选题意义及主要研究内容
第二章 实验过程与研究方法
    2.1 实验所使用的原料与仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 纳米多孔材料的制备
        2.2.1 成分均匀合金锭的制备
        2.2.2 非晶态条带的制备
        2.2.3 脱合金处理
    2.3 微观结构与成分测试
        2.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
        2.3.4 比表面积孔径分析
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 循环伏安测试(CV)
        2.4.2 计时电流测试(CA)
第三章 基于Cu-Zr-Ni非晶合金制备的纳米多孔结构与催化性能
    3.1 引言
    3.2 纳米多孔结构的制备
        3.2.1 腐蚀溶液对Cu₃₇Zr₂₈Ni₃₅非晶合金脱合金结构的影响
        3.2.2 Cu_70-xZr₃₀Ni_x(x=20,30,35)非晶合金薄带的脱合金处理
    3.3 纳米多孔结构的电催化性能研究
    3.4 本章小结
第四章 基于Cu-Ti-Ni非晶合金制备的纳米多孔结构与催化性能
    4.1 引言
    4.2 成分对纳米多孔结构组织形貌的影响
    4.3 脱合金温度对纳米多孔结构组织形貌的影响
    4.4 脱合金时间对纳米多孔结构组织形貌的影响
    4.5 不同多孔结构材料的电催化性能
        4.5.1 循环伏安(CV)测试
        4.5.2 多孔结构材料的催化稳定性
    4.6 本章小结
第五章 Ag、Pt添加对Cu-Ti-Ni非晶合金制备纳米多孔结构及电催化氧化性能的影响
    5.1 引言
    5.2 Cu-Ti-Ni-Ag合金制备多孔结构及催化性能研究
        5.2.1 形貌分析及物相表征
        5.2.2 催化性能分析
    5.3 Cu-Ti-Ni-Pt合金制备多孔结构及催化性能研究
        5.3.1 形貌分析及物相表征
        5.3.2 催化性能分析
    5.4 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的成果



本文编号：3839528