陰極氧還原反應(yīng)是制約燃料電池、金屬-空氣電池等發(fā)展的主要因素,目前陰極氧還原催化活性最好的是貴金屬鉑（Pt）,但Pt資源稀少、成本昂貴、穩(wěn)定性和抗毒性有限,這阻礙了它的大規(guī)模實際應(yīng)用。因此,研究高效、廉價、穩(wěn)定的陰極氧還原催化劑來替代Pt具有非常重要的意義,其中非貴金屬氧還原催化劑是一種很有前景的研究方向。本文采用了不同方法制備出了多種基于非貴金屬（氫氧化物、氧化物或單質(zhì)）/石墨烯的復(fù)合納米材料,采用電化學(xué)研究方法結(jié)合其它物理化學(xué)表征方法對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和氧還原性能進行了系統(tǒng)研究。具體研究內(nèi)容如下:（1）通過實驗條件的控制,分別合成了?/γ-Fe OOH/GO、?-Fe OOH/GO、Fe3O4/GO和?-Fe2O3/GO四種復(fù)合材料（在實驗過程中氧化石墨烯被部分還原）,在此基礎(chǔ)上研究并比較了四種復(fù)合物的ORR催化性能。通過研究發(fā)現(xiàn),在堿性電解液中,非貴金屬Fe（氫）氧化物修飾的石墨烯,其氧還原催化活性相比石墨烯本身均得到了極大的提高,其中?-Fe2O3/GO表現(xiàn)出了最好的催化活性。研究揭露了鐵的不同化合物修飾的石墨烯的陰極氧還原的催化行為,證明了Fe的存在形式（化學(xué)物種、晶相等）對材... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒言
    1.1 氧還原反應(yīng)的重要性
    1.2 氧還原催化劑的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 貴金屬催化劑
        1.2.2 非貴金屬催化劑
        1.2.3 非金屬催化劑
    1.3 非貴金屬/石墨烯復(fù)合材料的制備及其氧還原催化活性的研究
        1.3.1 石墨烯的概述
        1.3.2 非貴金屬/石墨烯復(fù)合材料的制備方法
        1.3.3 非貴金屬/石墨烯復(fù)合材料氧還原催化活性的研究
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容及意義
        1.4.1 主要內(nèi)容
        1.4.2 意義
第2章 實驗方法
    2.1 主要的實驗試劑和儀器設(shè)備
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 主要儀器設(shè)備
    2.2 實驗方法
    2.3 催化劑的物理表征方法及原理
        2.3.1 X射線粉末衍射儀（X-ray diffraction, XRD）
        2.3.2 透射電子顯微鏡（Transmission electron microscopy, TEM）
        2.3.3 掃描電子顯微鏡（Scanning Electronic Microscopy, SEM）和電子能譜儀（Energy Dispersive Spectrometer, EDS）
        2.3.4 拉曼光譜儀（Raman Spectrometer）
        2.3.5 熱重分析儀（Thermal Gravimetric Analyzer, TGA）
    2.4 催化劑的電化學(xué)表征方法及原理
        2.4.1 循環(huán)伏安法（Cyclic Voltammetry, CV）
        2.4.2 線性伏安法（Linear Sweep Voltammetry, LSV）
        2.4.3 加速耐久性測試（Accelerated Durability Test, ADT）
        2.4.4 耐甲醇測試（Methanol-Tolerance）
第3章 鐵(氫)氧化物/石墨烯復(fù)合材料的制備及其催化性能的比較研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 石墨烯的制備
        3.2.2 制備 α/γ-FeOOH/石墨烯復(fù)合材料（α/γ-FeOOH/GO）
        3.2.3 制備 α-FeOOH/石墨烯復(fù)合材料（α-FeOOH/GO）
        3.2.4 制備Fe3O4/石墨烯復(fù)合材料（Fe3O4/GO）
        3.2.5 制備a-Fe2O3/石墨烯復(fù)合材料（α-Fe2O3/GO）
    3.3 實驗結(jié)果和討論
        3.3.1 合成復(fù)合材料的機理
        3.3.2 復(fù)合材料的XRD圖譜分析
        3.3.3 復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)分析
        3.3.4 復(fù)合材料的熱重分析
        3.3.5 復(fù)合材料的拉曼光譜（Raman）分析
        3.3.6 復(fù)合材料氧還原催化活性的評價
    3.4 本章小結(jié)
第4章 金屬鈷/石墨烯復(fù)合材料的制備及催化性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 制備鈷/石墨烯復(fù)合材料（Co/rGO）
    4.3 實驗結(jié)果和討論
        4.3.1 合成鈷/石墨烯（Co/rGO）復(fù)合材料的機理
        4.3.2 鈷/石墨烯復(fù)合材料（Co/rGO）的XRD分析
        4.3.3 鈷/石墨烯（Co/rGO）的微觀結(jié)構(gòu)和成分分析
        4.3.4 復(fù)合材料氧還原催化活性的評價
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 本論文總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
碩士期間科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]石墨烯:單原子層二維碳晶體——2010年諾貝爾物理學(xué)獎簡介[J]. 朱宏偉.  自然雜志. 2010(06)
[3]熱處理條件對氧化石墨結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能的影響(英文)[J]. 肖敏,杜續(xù)生,孟躍中,龔克成.  新型炭材料. 2004(02)



本文編號：3173640