石墨烯負載過渡金屬摻雜鉑基納米材料的制備及其甲醇電催化性能
發(fā)布時間:2020-12-18 09:16
隨著化石燃料的日益枯竭,可持續(xù)能源的開發(fā)迫在眉睫。燃料電池作為一種高效的能源轉(zhuǎn)換裝置,在可持續(xù)能源的利用中發(fā)揮著重要作用。直接甲醇燃料電池因具有簡單可設(shè)計、能量轉(zhuǎn)換效率高、終產(chǎn)物對環(huán)境污染小、燃料易于存儲和運輸?shù)葍?yōu)點,而成為近年來燃料電池研究的熱門課題。催化劑是燃料電池的重要組成部分,在眾多催化劑中,Pt一直是最高效最常用的催化材料。但Pt作為催化劑存在價格昂貴、資源稀缺,且易吸附CO等含碳中間物發(fā)生中毒現(xiàn)象等缺點,這些缺點大大阻礙了它的發(fā)展。為解決純Pt催化劑存在的一系列問題,研究者們將目光放在了Pt基雙金屬催化劑上。本論文利用簡便的一步水熱法,將過渡金屬Cu、Ni、Co作為第二金屬分別摻雜到Pt基催化劑中制備一系列具有特定形貌的還原氧化石墨烯(rGO)負載PtCu、PtNi及PtCo雙金屬合金催化劑。通過對形貌導(dǎo)向劑種類和濃度、反應(yīng)時間、前驅(qū)體中金屬比例、反應(yīng)溫度和GO濃度等實驗條件的控制,制備出具有特定形貌的PtCu/rGO、PtNi/rGO和PtCo/rGO納米材料。利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能...
【文章來源】:河南師范大學(xué)河南省
【文章頁數(shù)】:90 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
燃料電池原理圖
等實驗條件對 PtCu/rGO 形貌的影響。1. 離子液體種類對形貌的影響為研究離子液體種類對所制備材料形貌的影響,我們進行了一系列的實驗。首先探究陰離子對形貌的影響,選擇[C4MIm]Br,[C4MIm]BF4和[C4MIm][AcO]三種液體。當(dāng)反應(yīng)溫度為 200°C 時,我們在三種不同離子液體的輔助下制備了 PtCu/rGO2-1 是它們的 FESEM 圖。
MIm]Br 進行制備時,得到的 PtCu 納米粒子大小不均一(圖 2-2c);然而,利用MIm]Br 制備得到的 PtCu 納米粒子呈現(xiàn)出均一的空心球狀結(jié)構(gòu)(圖 2-2b),很明顯液體陽離子烷基鏈的長度也會影響納米材料的形貌。這是因為這些陽離子的兩親性差異從而產(chǎn)生有序的自組裝結(jié)構(gòu)[77-81];另一方面,隨著烷基鏈長度的增加,離子液黏度、密度、疏水性和溶劑化等發(fā)生改變[82, 83],進而影響材料的形貌。最終選取MIm]Br 進行后續(xù)的實驗。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]微波合成Pt-M/C催化劑及其催化性能比較[J]. 王帥. 山東工業(yè)技術(shù). 2017(13)
[2]氮摻雜石墨烯負載Pt復(fù)合電極催化劑的制備及其電催化性能[J]. 武宏鈺,任丹丹,周瑞,王曉敏. 太原理工大學(xué)學(xué)報. 2016(03)
[3]質(zhì)子交換膜燃料電池應(yīng)用現(xiàn)狀及分析[J]. 王洪建,程健,張瑞云,王鵬杰,任永強,許世森. 熱力發(fā)電. 2016(03)
[4]氯化膽堿-乙二醇低共熔溶劑中電沉積納米晶鎳[J]. 李瑞乾,梁軍,初青偉. 中國有色金屬學(xué)報. 2014(07)
[5]核殼結(jié)構(gòu)碳化鎢/碳化鎢鐵復(fù)合材料的制備與電催化活性[J]. 陳輝,陳丹,謝偉淼,鄭翔,李國華. 物理化學(xué)學(xué)報. 2014(05)
[6]鉑納米晶的合成及其甲醇電催化性能[J]. 路蕾蕾,杜寶中,孫莎,鈕金芬,趙潔. 電化學(xué). 2014(02)
[7]石墨烯負載鉑基催化劑的制備及其對甲醇的電催化性能[J]. 路蕾蕾,杜寶中,劉杰. 西安理工大學(xué)學(xué)報. 2013(04)
[8]PtCo alloy nanoparticles supported on graphene nanosheets with high performance for methanol oxidation[J]. HUANG HuaJie,SUN DongPing & WANG Xin Key Laboratory of Soft Chemistry and Functional Materials of the Ministry of Education,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[9]銅納米粒子的可控制備及其抗菌性能研究[J]. 陳丹,徐曉玲,段惺,范希梅,周祚萬. 功能材料. 2012(06)
[10]燃料電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 侯明,衣寶廉. 電化學(xué). 2012(01)
碩士論文
[1]直接甲醇燃料電池鉑基陽極電催化劑的研究[D]. 李麗.湖南大學(xué) 2016
[2]Pt基納米材料的制備及其在甲醇燃料電池中的應(yīng)用[D]. 吳海.蘇州大學(xué) 2013
[3]直接甲醇燃料電池碳載鉑基陽極催化劑的合成、表征及其電催化性能研究[D]. 王果沖.南昌大學(xué) 2012
[4]鉑基復(fù)合催化劑的合成及其對甲醇電催化氧化性能的研究[D]. 張紅梅.蘇州大學(xué) 2011
本文編號:2923753
【文章來源】:河南師范大學(xué)河南省
【文章頁數(shù)】:90 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
燃料電池原理圖
等實驗條件對 PtCu/rGO 形貌的影響。1. 離子液體種類對形貌的影響為研究離子液體種類對所制備材料形貌的影響,我們進行了一系列的實驗。首先探究陰離子對形貌的影響,選擇[C4MIm]Br,[C4MIm]BF4和[C4MIm][AcO]三種液體。當(dāng)反應(yīng)溫度為 200°C 時,我們在三種不同離子液體的輔助下制備了 PtCu/rGO2-1 是它們的 FESEM 圖。
MIm]Br 進行制備時,得到的 PtCu 納米粒子大小不均一(圖 2-2c);然而,利用MIm]Br 制備得到的 PtCu 納米粒子呈現(xiàn)出均一的空心球狀結(jié)構(gòu)(圖 2-2b),很明顯液體陽離子烷基鏈的長度也會影響納米材料的形貌。這是因為這些陽離子的兩親性差異從而產(chǎn)生有序的自組裝結(jié)構(gòu)[77-81];另一方面,隨著烷基鏈長度的增加,離子液黏度、密度、疏水性和溶劑化等發(fā)生改變[82, 83],進而影響材料的形貌。最終選取MIm]Br 進行后續(xù)的實驗。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]微波合成Pt-M/C催化劑及其催化性能比較[J]. 王帥. 山東工業(yè)技術(shù). 2017(13)
[2]氮摻雜石墨烯負載Pt復(fù)合電極催化劑的制備及其電催化性能[J]. 武宏鈺,任丹丹,周瑞,王曉敏. 太原理工大學(xué)學(xué)報. 2016(03)
[3]質(zhì)子交換膜燃料電池應(yīng)用現(xiàn)狀及分析[J]. 王洪建,程健,張瑞云,王鵬杰,任永強,許世森. 熱力發(fā)電. 2016(03)
[4]氯化膽堿-乙二醇低共熔溶劑中電沉積納米晶鎳[J]. 李瑞乾,梁軍,初青偉. 中國有色金屬學(xué)報. 2014(07)
[5]核殼結(jié)構(gòu)碳化鎢/碳化鎢鐵復(fù)合材料的制備與電催化活性[J]. 陳輝,陳丹,謝偉淼,鄭翔,李國華. 物理化學(xué)學(xué)報. 2014(05)
[6]鉑納米晶的合成及其甲醇電催化性能[J]. 路蕾蕾,杜寶中,孫莎,鈕金芬,趙潔. 電化學(xué). 2014(02)
[7]石墨烯負載鉑基催化劑的制備及其對甲醇的電催化性能[J]. 路蕾蕾,杜寶中,劉杰. 西安理工大學(xué)學(xué)報. 2013(04)
[8]PtCo alloy nanoparticles supported on graphene nanosheets with high performance for methanol oxidation[J]. HUANG HuaJie,SUN DongPing & WANG Xin Key Laboratory of Soft Chemistry and Functional Materials of the Ministry of Education,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[9]銅納米粒子的可控制備及其抗菌性能研究[J]. 陳丹,徐曉玲,段惺,范希梅,周祚萬. 功能材料. 2012(06)
[10]燃料電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 侯明,衣寶廉. 電化學(xué). 2012(01)
碩士論文
[1]直接甲醇燃料電池鉑基陽極電催化劑的研究[D]. 李麗.湖南大學(xué) 2016
[2]Pt基納米材料的制備及其在甲醇燃料電池中的應(yīng)用[D]. 吳海.蘇州大學(xué) 2013
[3]直接甲醇燃料電池碳載鉑基陽極催化劑的合成、表征及其電催化性能研究[D]. 王果沖.南昌大學(xué) 2012
[4]鉑基復(fù)合催化劑的合成及其對甲醇電催化氧化性能的研究[D]. 張紅梅.蘇州大學(xué) 2011
本文編號:2923753
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