利用杂原子调控金属电子结构优化电催化性能
发布时间：2022-02-18 03:14
现今社会,随着能源和环境问题日益突出,发展清洁型新能源和存储装置越来越引起人们的重视。燃料电池和氢能作为非常有前景的能量转换和存储装置,在新能源车领域拥有很大的发展前景。氧还原反应（ORR）,析氧反应（OER）,析氢反应（HER）和氢氧化反应（HOR）为燃料电池、金属-空气电池中重要的电化学反应。这些反应高度依赖于Pt基催化剂,不幸的是,Pt的高成本和低耐久性阻碍了新兴的能量转换装置的广泛商业应用。因此,开发非贵金属及低Pt族催化剂是当前研究热门话题。碳纳米纤维材料导电性好、比表面积大,同时,一维纳米结构使其广泛应用于催化活性物质的支撑材料。而适当地掺杂非金属杂原子（如N、P、S、B）和过渡金属杂原子（如Fe、Co或Ni）,改变电子分布和几何结构,带来更多的结构缺陷。本论文主要内容如下:（1）同步硫化获得多活性位点的原子级Fe-N-C催化剂用于氧还原性能研究。本工作中,硫化用于提高FexC/Fe的活性,形成一个优化的体系“FeNC-S-FexC/Fe”,用于含氧催化。同时,密度泛函理论（DFT）计算结果表明Fe-Nx活性中心与FexC/Fe和含S物质的协同作用促进ORR催化活性。特别是...
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 碳纳米材料简介
1.2.1 碳纳米纤维
1.2.2 杂原子掺杂碳纳米材料
1.3 质子膜燃料电池、Zn空气电池和电解水简介
1.3.1 质子膜燃料电池(PEMFC)简介
1.3.2 锌空气电池简介
1.3.3 水裂解简介
1.4 电催化剂
1.4.1 贵金属催化剂
1.4.2 贵金属合金催化剂
1.4.3 非贵金属催化剂
1.4.4 纳米粒子/碳催化剂
1.5 本课题研究内容及意义
第二章 同步硫化获得原子级多活性位点的Fe-N-C催化剂的用于氧还原性能研究
2.1 引言
2.2 实验试剂及仪器
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.3 实验过程
2.3.1 PANi NFs和CNFs的制备
2.3.2 FeNC-S-Fe_xC/Fe的制备
2.3.3 样品表征
2.3.4 电化学测试
2.3.5 计算部分
2.4 结果分析与讨论
2.4.1 样品的形貌与结构表征
2.4.2 电化学性能评估
2.4.3 FeNC-S-Fe_xC/Fe性能优异解释
2.5 小结
第三章 硼化RuxB作为析氢催化剂的制备及宽pH范围内的电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验试剂及仪器
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.3 实验过程
3.3.1 PANTiNFs和CNF的制备
3.3.2 Ru_2B_3@CNF的制备
3.3.3 样品表征
3.3.4 电化学测试
3.3.5 计算部分
3.4 结果与讨论
3.4.1 样品的形貌和结构表征
3.4.2 电化学性能评估
3.4.3 Ru_2B_3@CNF性能优异解释
3.5 小结
第四章 结论与展望
参考文献
致谢
个人简历、硕士期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Metal–Organic Framework-Assisted Synthesis of Compact Fe2O3 Nanotubes in Co3O4 Host with Enhanced Lithium Storage Properties[J]. Song Lin Zhang,Bu Yuan Guan,Hao Bin Wu,Xiong Wen David Lou. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[2]Creation of Triple Hierarchical Micro-Meso-Macroporous N-doped Carbon Shells with Hollow Cores Toward the Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction[J]. Ruohao Xing,Tingsheng Zhou,Yao Zhou,Ruguang Ma,Qian Liu,Jun Luo,Jiacheng Wang. Nano-Micro Letters. 2018(01)
本文编号：3630371
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 碳纳米材料简介
1.2.1 碳纳米纤维
1.2.2 杂原子掺杂碳纳米材料
1.3 质子膜燃料电池、Zn空气电池和电解水简介
1.3.1 质子膜燃料电池(PEMFC)简介
1.3.2 锌空气电池简介
1.3.3 水裂解简介
1.4 电催化剂
1.4.1 贵金属催化剂
1.4.2 贵金属合金催化剂
1.4.3 非贵金属催化剂
1.4.4 纳米粒子/碳催化剂
1.5 本课题研究内容及意义
第二章 同步硫化获得原子级多活性位点的Fe-N-C催化剂的用于氧还原性能研究
2.1 引言
2.2 实验试剂及仪器
2.2.1 实验试剂
2.2.2 实验仪器
2.3 实验过程
2.3.1 PANi NFs和CNFs的制备
2.3.2 FeNC-S-Fe_xC/Fe的制备
2.3.3 样品表征
2.3.4 电化学测试
2.3.5 计算部分
2.4 结果分析与讨论
2.4.1 样品的形貌与结构表征
2.4.2 电化学性能评估
2.4.3 FeNC-S-Fe_xC/Fe性能优异解释
2.5 小结
第三章 硼化RuxB作为析氢催化剂的制备及宽pH范围内的电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验试剂及仪器
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.3 实验过程
3.3.1 PANTiNFs和CNF的制备
3.3.2 Ru_2B_3@CNF的制备
3.3.3 样品表征
3.3.4 电化学测试
3.3.5 计算部分
3.4 结果与讨论
3.4.1 样品的形貌和结构表征
3.4.2 电化学性能评估
3.4.3 Ru_2B_3@CNF性能优异解释
3.5 小结
第四章 结论与展望
参考文献
致谢
个人简历、硕士期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Metal–Organic Framework-Assisted Synthesis of Compact Fe2O3 Nanotubes in Co3O4 Host with Enhanced Lithium Storage Properties[J]. Song Lin Zhang,Bu Yuan Guan,Hao Bin Wu,Xiong Wen David Lou. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[2]Creation of Triple Hierarchical Micro-Meso-Macroporous N-doped Carbon Shells with Hollow Cores Toward the Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction[J]. Ruohao Xing,Tingsheng Zhou,Yao Zhou,Ruguang Ma,Qian Liu,Jun Luo,Jiacheng Wang. Nano-Micro Letters. 2018(01)
本文编号：3630371
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