碳基复合材料的优化制备及其电催化性能研究
发布时间：2022-02-22 10:36
随着不可再生化石能源的不断消耗以及燃烧产物带来的环境污染等问题的出现,寻找清洁可再生能源已成为满足当前社会快速、可持续发展的研究热点。电化学能源转换作为一种清洁能源转换体系,具有电能和化学能之间可相互转化的特点从而解决适用于社会快速发展的能源问题。设计、开发高效的能源转化体系的关键问题在于催化剂的催化性能及成本效益,发展低成本的高活性的非贵金属来替代昂贵短缺的贵金属族材料具有重要意义。尽管某些非贵金属基催化剂具有的催化性能甚至超过了基于贵金属的催化性能,令人满意的非贵金属催化剂在实际应用与发展过程中仍存在巨大的挑战。碳基复合催化材料由于其独特的形貌可控、微观结构可控的物理化学特性,已成为电化学能源转换领域的重点研究对象,这类催化材料已展现出优异的电化学转化效率。本文主要围绕非贵过渡金属碳基复合材料的设计制备及探究此类催化剂在电催化能源转换领域中的应用,得到以下研究成果:1)通过共沉积法和原位磷化法的两者联用制备合成了一种铁镍双金属磷化物纳米粒子负载在三维多孔碳(FexNi2–xP/PC)（0<x<2）的复合催化材料,基于多孔碳基底...
【文章来源】：上海大学上海市211工程院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 电化学转化技术
1.2 电催化反应机理
1.2.1 HER催化反应机理
1.2.2 OER催化反应机理
1.2.3 ORR催化反应机理
第二章 碳基复合材料电催化剂的研究现状
2.1 非金属原子掺杂型碳基材料
2.2 支撑型碳基电催化剂
2.3 碳包裹型碳基催化剂
2.4 单原子嵌入型碳基复合催化剂
2.5 碳基复合物在电化学催化反应中的应用
2.5.1 碳基复合材料的HER催化性能
2.5.2 碳基复合材料的OER催化性能
2.5.3 碳基复合材料的ORR催化性能
2.6 研究目的和研究意义
2.7 主要研究内容
2.8 实验所需试剂和仪器
2.9 表征仪器
第三章 多孔碳负载磷化镍铁超小纳米颗粒的合成及电催化水分解性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 催化剂的合成
3.2.2 催化剂表征方法
3.2.3 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构与形貌
3.3.2 催化剂的TGA分析
3.3.3 催化剂的BET& PSD,Raman和 XRD分析
3.3.4 催化剂的XPS分析
3.3.5 催化剂的OER电催化性能分析
3.3.6 催化剂的HER电催化性能分析
3.3.7 催化剂电催化水分解性能分析
3.4 本章小结
第四章 嵌有Co/Ni单原子位点的氮掺杂碳纳米管包覆Co Ni合金纳米颗粒的合成及其电催化氧还原/析出性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 催化剂的制备
4.2.2 材料表征方法
4.2.3 电化学性能测量
4.3 结果和讨论
4.3.1 结构与形貌
4.3.2 催化剂的XRD,Raman和 BET&PSD分析
4.3.3 催化剂的XPS分析
4.3.4 催化剂的ORR性能分析
4.3.5 催化剂的OER性能分析
4.4 本章小结
第五章 原子分散的Fe嵌入多孔碳纳米片的合成及其电催化氧还原性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 样品制备
5.2.2 催化剂的表征
5.2.3 吸附计算细节
5.2.4 电化学测试
5.2.5 ORR的 DFT计算细节
5.3 结果和讨论
5.3.1 微观结构与组成分析
5.3.2 催化剂的 BET 分析
5.3.3 理论计算Fe(phen)_3配合物的吸附机理
5.3.4 催化剂的XRD和 Raman分析
5.3.5 催化剂的XPS和同步辐射分析
5.3.6 催化剂的ORR性能分析
5.3.7 催化剂的ORR机理分析
5.4 本章小结
第六章 Mn–N_x–C催化剂的合成及其在酸/碱性电解液中的电催化氧还原性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验步骤
6.2.2 催化剂的结构表征方法
6.2.3 电化学性能测试
6.3 结构与讨论
6.3.1 形貌分析
6.3.2 催化剂的XRD、Raman和 XPS分析
6.3.3 催化剂的ORR性能分析
6.3.4 普适性分析
6.4 本章小结
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及专利情况
致谢
本文编号：3639281
【文章来源】：上海大学上海市211工程院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 电化学转化技术
1.2 电催化反应机理
1.2.1 HER催化反应机理
1.2.2 OER催化反应机理
1.2.3 ORR催化反应机理
第二章 碳基复合材料电催化剂的研究现状
2.1 非金属原子掺杂型碳基材料
2.2 支撑型碳基电催化剂
2.3 碳包裹型碳基催化剂
2.4 单原子嵌入型碳基复合催化剂
2.5 碳基复合物在电化学催化反应中的应用
2.5.1 碳基复合材料的HER催化性能
2.5.2 碳基复合材料的OER催化性能
2.5.3 碳基复合材料的ORR催化性能
2.6 研究目的和研究意义
2.7 主要研究内容
2.8 实验所需试剂和仪器
2.9 表征仪器
第三章 多孔碳负载磷化镍铁超小纳米颗粒的合成及电催化水分解性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 催化剂的合成
3.2.2 催化剂表征方法
3.2.3 电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构与形貌
3.3.2 催化剂的TGA分析
3.3.3 催化剂的BET& PSD,Raman和 XRD分析
3.3.4 催化剂的XPS分析
3.3.5 催化剂的OER电催化性能分析
3.3.6 催化剂的HER电催化性能分析
3.3.7 催化剂电催化水分解性能分析
3.4 本章小结
第四章 嵌有Co/Ni单原子位点的氮掺杂碳纳米管包覆Co Ni合金纳米颗粒的合成及其电催化氧还原/析出性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 催化剂的制备
4.2.2 材料表征方法
4.2.3 电化学性能测量
4.3 结果和讨论
4.3.1 结构与形貌
4.3.2 催化剂的XRD,Raman和 BET&PSD分析
4.3.3 催化剂的XPS分析
4.3.4 催化剂的ORR性能分析
4.3.5 催化剂的OER性能分析
4.4 本章小结
第五章 原子分散的Fe嵌入多孔碳纳米片的合成及其电催化氧还原性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 样品制备
5.2.2 催化剂的表征
5.2.3 吸附计算细节
5.2.4 电化学测试
5.2.5 ORR的 DFT计算细节
5.3 结果和讨论
5.3.1 微观结构与组成分析
5.3.2 催化剂的 BET 分析
5.3.3 理论计算Fe(phen)_3配合物的吸附机理
5.3.4 催化剂的XRD和 Raman分析
5.3.5 催化剂的XPS和同步辐射分析
5.3.6 催化剂的ORR性能分析
5.3.7 催化剂的ORR机理分析
5.4 本章小结
第六章 Mn–N_x–C催化剂的合成及其在酸/碱性电解液中的电催化氧还原性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 实验步骤
6.2.2 催化剂的结构表征方法
6.2.3 电化学性能测试
6.3 结构与讨论
6.3.1 形貌分析
6.3.2 催化剂的XRD、Raman和 XPS分析
6.3.3 催化剂的ORR性能分析
6.3.4 普适性分析
6.4 本章小结
第七章 总结和展望
7.1 总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及专利情况
致谢
本文编号：3639281
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3639281.html
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