铁基纳米材料的制备及电催化还原性能研究

发布时间：2023-10-03 20:28

　　现今,化石燃料的大量使用造成了严重的环境污染,以水为原料—电解水产氢气、氧气,以水为产物—氢燃料电池氢气、氧气反应生成水的闭环“氢经济”模式可以实现能源的清洁利用。目前铂族金属仍是此模式中最具析氢和氧气还原活性的催化剂,但稀缺性和高成本制约了其大规模生产和利用。因此,设计高效的非贵金属催化剂尤为重要。本论文以价廉易得的铁基纳米材料为核心,采用材料形貌结构设计和组分调控策略,旨在提高催化剂的电催化还原反应活性。取得的创新性结果包括:1.通过溶剂热-焙烧结合的方法制备了空心结构的Fe₃O₄-Fe₃C-FeP/XC-72(Fe-C-P)复合材料作为析氢反应催化剂。Fe-C-P独特的空心结构不仅能增大材料的比表面积,使催化剂能暴露出更多的活性位点参与反应,还能增强电催化过程中的传质,从而提升材料催化活性。在1.0 M KOH中,Fe-C-P的析氢过电势为180 mV@10mA cm^-2;电流密度达到1000 mA cm^-2也只需要470 mV的过电势。在1.0 M HClO_4...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 析氢反应概述
        1.2.1 析氢反应基本概念及原理
        1.2.2 析氢反应催化材料研究进展
    1.3 氧还原反应概述
        1.3.1 氧还原反应基本概念及原理
        1.3.2 氧还原反应催化材料研究进展
    1.4 本文的选题依据与主要研究内容
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 研究内容
第二章 空心铁基催化剂的制备及其析氢性能探究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要试剂及设备
        2.2.2 材料制备
        2.2.3 电化学性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 催化剂物理化学表征
        2.3.2 催化剂析氢性能
    2.4 本章小结
第三章 氮掺杂介孔碳负载铁基金属材料的制备及其电催化氧还原应用
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要试剂及设备
        3.2.2 材料制备
        3.2.3 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 物理化学表征
        3.3.2 电化学性能测试
    3.4 本章小结
第四章 单分散铁修饰的氮掺杂多级介孔碳的制备及其氧还原性能探究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 主要试剂及设备
        4.2.2 催化剂制备
        4.2.3 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 meso-Fe-N-C的物理化学表征
        4.3.2 meso-Fe-N-C氧还原性能测试及部分形貌表征
    4.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果



本文编号：3850587