聚多巴胺衍生催化剂的制备及性能研究

发布时间：2024-03-31 17:32

　　能源和环境是当代科学研究的两大重要课题。为了发展高效能源转换储存器件和高效环境污染治理方法,开发具有优异性能的催化剂是核心要务。针对能源和环境研究中几类重要的反应如氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)、芬顿反应(Fenton reaction)和光催化降解有机物反应,本文利用聚多巴胺(PDA)能牢固地吸附在几乎所有有机和无机材料表面并有效地捕获金属离子的特点,制备了几种聚多巴胺衍生催化剂,对其结构、组成进行了详细表征,并细致评估了其在氧还原电催化、芬顿催化、以及光催化降解有机污染物等方面的性能。具体工作如下:(1)制备了三种不同铁基纳米颗粒负载的氮掺杂石墨烯,并研究比较了它们的ORR催化性能。利用聚多巴胺作为氮源并与过渡金属Fe³⁺螯合,制备前驱体Fe-PDA-GO,再通过控制高温气相反应的条件,将前驱体Fe-PDA-GO分别转化为Fe/Fe₃O₄@N-G、Fe₃C@N-G和Fe_xN@N-G三种催化剂,其中负载于石墨烯上的Fe/Fe_...

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图1-1氧还原反应机理示意图

图1-1氧还原反应机理示意图[3]。一个动力学迟缓、热力学不可逆的过程，其交换电流密左右，然而装置的超电势高达0.4V以上，造成了能量低过电位且具有优良性能的催化剂十分有必要。贵金属好的催化剂，但是Pt价格高昂、资源不足，Pt材料的费

图1-2Pt基电催化剂的分类[11]

图1-2Pt基电催化剂的分类[11]。

图1.3（a）硼、氮掺杂的结构及常用方式

因此可以作为贵金属催化剂的载体材料。有文献报道，在碳材料上负载P-Ru、Pt-Au以及Pt-Ni等贵金属纳米粒子，应用于ORR催化可以增强其催化、提高稳定性[15,16]。例如，McGinn等人将碳负载的PtY/C和Pt3Y/C催化剂于ORR活性研究....

图1-4MOF前驱体合成氮掺杂碳基催化剂合成路线

图1-4MOF前驱体合成氮掺杂碳基催化剂合成路线[41]。

本文编号：3944275