基于尺寸及载体效应的铂锌体系及其电催化涉氧性能研究

发布时间：2023-09-16 20:14

　　臭氧(O₃)是一种绿色环保强氧化剂,能够很有效杀灭病毒、细菌等微生物,并能很快氧化分解有机物。其在水处理及净化空气等方面得到广泛应用。作为最具前景的生产臭氧工艺,电解水制备臭氧具有设备简单,体积小,移动方便等优点。铂作为电催化制备臭氧的良好催化剂引起广大科研工作者研究兴趣。因此,本文设计并合成一系列在锌单原子氮掺杂碳载体负载不同尺寸铂锌体系催化剂(合金颗粒大小为:2.2 nm、3.7 nm、4.5 nm、7.7 nm及12.9 nm),深入研究其电化学性能及其反应机理。研究结果表明:此研究体系催化剂对电催化制备臭氧反应表现出尺寸及协同效应,且在铂锌合金尺寸为7.7 nm时达到最佳催化效果,在电流密度为50 m A/cm²处实现4.2%的法拉第效率。此外,本论文也对其进行氧还原性能研究,并实验结果表明:在铂锌尺寸为3.7 nm时达到最佳催化效果,其半波电位为0.774 V vs.RHE,与商业Pt/C的0.786 V vs.RHE相媲美。在寿命及甲醇抗毒性测试中,其表现出超强的稳定性及抗毒性,其表现出的优异电催化活性、稳定性及超强抗毒性壳归结于...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化涉氧反应概述
        1.2.1 产臭氧反应
        1.2.2 氧还原反应
    1.3 涉氧电催化剂研究进展
        1.3.1 产臭氧电催化剂研究进展
        1.3.2 氧还原电催化剂研究进展
    1.4 影响催化效果因素
        1.4.1 尺寸与表面效应
        1.4.2 载体效应
        1.4.3 协同效应
    1.5 选题背景及意义
        1.5.1 本论文研究意义
        1.5.2 本论文研究内容
第二章 实验材料与测试方法
    2.1 实验试剂及设备
    2.2 催化剂表征
        2.2.1 扫描电镜表征
        2.2.2 透射电镜表征
        2.2.3 X射线衍射表征
        2.2.4 X射线光电子能谱表征
        2.2.5 氮气吸附脱附表征
        2.2.6 紫外-可见光分光光度法
        2.2.7 电子自旋共振光谱
        2.2.8 同步辐射测试
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 电催化臭氧析出测试
        2.3.2 电催化氧还原测试
第三章 PtZn体系电催化剂制备及其表征
    3.1 实验部分
    3.2 材料表征
        3.2.1 SEM及 TEM电镜表征分析
        3.2.2 ICP表征分析
        3.2.3 X射线表征分析
        3.2.4 氮气吸附脱附表征
        3.2.5 同步辐射及XPS表征
第四章 PtZn体系电催化产臭氧性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 电化学测试
    4.4 臭氧浓度检测
    4.5 稳定性测试
    4.6 电化学阻抗测试
    4.7 电化学活性面积测试
    4.8 ESR机理研究
    4.9 理论计算机理研究
    4.10 本章小结
第五章 PtZn体系电催化氧还原性能研究
    5.1 引言
    5.2 电催化氧还原性能测试
        5.2.1 循环伏安测试
        5.2.2 线性伏安测试
        5.2.3 稳定性测试
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1.作者简历
    2.攻读硕士期间发表的学术论文
    3.参与的科研项目及获奖情况
    4.发明专利
学位论文数据集



本文编号：3847127