Co基催化剂制备及其电催化氧还原和析氧反应性能研究

发布时间：2024-04-03 03:41

　　锌空气电池因其能量密度高、原料丰富、环保、安全、成本低等优点受到广泛关注。但锌空气电池氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)过程的缓慢动力学,导致过电位高和催化效率低。铂和铱/钌基贵金属催化剂被认为是ORR和OER的高效电催化剂,但它们的稀缺性和高成本极大地限制其实际应用。研究具有双功能催化活性和低成本的电催化剂对于锌空气电池的发展具有重要意义。Co基催化剂因其优异的ORR和OER性能而引起广泛的重视。本文主要通过简单的合成方法制备多孔碳包覆Co微球、海胆状尖晶石NiCo₂O₄以及ZIFs-Co NC多面体催化剂,分析其组成、结构和机理,并对其电催化性能进行研究,以提高Co基非贵金属催化剂的性能。研究内容如下:(1)多孔碳包覆Co微球的制备及其电催化性能研究。首先采用水热合成法制备Co前驱体球,再利用盐酸多巴胺的自聚合作用经碳化获得多孔碳包覆Co微球(Co/PC)。利用XRD和SEM等表征技术分析样品的物相和形貌。电化学测试表明,Co/PC具有较高的ORR性能,其起始电位为0.886 V,半波电位为0.712 V,极限电流密度为5.50 m...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电催化反应机理研究
        1.2.1 ORR机理
        1.2.2 OER机理
    1.3 贵金属催化剂研究进展
        1.3.1 Pt基贵金属催化剂
        1.3.2 Ru和Ir基贵金属催化剂
    1.4 非贵金属催化剂研究进展
        1.4.1 金属有机骨架衍生材料
        1.4.2 过渡金属氧化物
        1.4.3 碳基材料
    1.5 本论文研究意义、研究内容
第二章 实验材料与测试方法
    2.1 材料及仪器设备
        2.1.1 材料及试剂
        2.1.2 仪器设备
    2.2 材料的物理表征及测试方法
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
    2.3 材料的电化学性能测试
        2.3.1 工作电极的制备
        2.3.2 循环伏安曲线
        2.3.3 线性扫描伏安曲线
第三章 多孔碳包覆Co微球的制备及其电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 Co/PC的制备方法
    3.3 Co/PC的物理表征
        3.3.1 材料的物相分析
        3.3.2 材料的形貌分析
    3.4 材料的电化学性能测试
    3.5 本章总结
第四章 海胆状尖晶石NiCo₂O₄的制备及其电催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 尖晶石NiCo₂O₄的制备方法
    4.3 尖晶石NiCo₂O₄的物理表征
        4.3.1 材料的物相分析
        4.3.2 材料的形貌分析
    4.4 材料的电化学性能测试
        4.4.1 循环伏安曲线(CV)
        4.4.2 线性扫描伏安曲线(LSV)
        4.4.3 OER性能测试
        4.4.4 双功能催化性能研究
    4.5 本章总结
第五章 ZIFs-CoNC多面体的制备及其电催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 ZIFs-CoNC多面体的制备方法
    5.3 ZIFs-CoNC多面体的物理表征
        5.3.1 材料的物相分析
        5.3.2 材料的形貌分析
    5.4 材料的电化学性能测试
        5.4.1 循环伏安曲线(CV)
        5.4.2 线性伏安扫描曲线(LSV)
        5.4.3 OER性能研究
        5.4.4 双功能催化性能研究
    5.5 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文



本文编号：3946662