燃料電池是一種可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能源轉(zhuǎn)換裝置,具有能量轉(zhuǎn)換效率高、綠色無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn),有望取代傳統(tǒng)電化學(xué)電池,緩解甚至解決能源緊缺和環(huán)境污染的世界性難題,在新能源領(lǐng)域有著光明的應(yīng)用前景。然而,燃料電池在大規(guī)模商業(yè)化道路上仍然面臨著很多挑戰(zhàn),主要內(nèi)在原因是燃料電池陰極氧還原反應(yīng)（oxide reduction reaction,ORR）的動(dòng)力學(xué)過(guò)程緩慢以及燃料電池的成本過(guò)高。目前陰極商用的是鉑（Pt）基催化劑,貴金屬Pt儲(chǔ)量少、價(jià)格昂貴,是造成燃料電池高成本的主要原因。因此,開(kāi)發(fā)低成本、高效率的非貴金屬ORR催化劑替代目前的商業(yè)Pt/C催化劑對(duì)于降低燃料電池的成本、加快燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用具有重大意義。類沸石咪唑酯骨架材料（Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIFs）具有比表面積與孔隙率高、孔徑可調(diào)控和配體官能團(tuán)易修飾等優(yōu)異特性,因而成為制備高催化性能的多孔碳材料催化劑的理想前驅(qū)體。本文以ZIF-67為主要前驅(qū)體材料,合成制備一系列ZIF基多孔碳作為氧還原電催化劑,通過(guò)詳細(xì)的物理表征和電化學(xué)性能研究得到高性能ORR催化劑并揭露其催化反應(yīng)機(jī)理。... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PEMFCs工作原理示意圖

1 緒 論受到測(cè)試條件的影響。目前，大多數(shù)研究團(tuán)隊(duì)均認(rèn)可的氧還原接四電子反應(yīng)和間接二電子反應(yīng)，二者的區(qū)別在于是否有中間成。從圖 1.3 看出，直接 4 電子反應(yīng)要求電極表面具備完全還原，而這只有在少數(shù)貴金屬表面可以做到，如鉑、鈀、銀和金的多數(shù)材料，包括碳、汞、金的其它晶面以及氧化物修飾的金屬反應(yīng)[32]。下面簡(jiǎn)單介紹在酸性和堿性溶液中的直接四電子反應(yīng)。

機(jī)骨架材料（Metal–organic frameworks, MOFs）是近二十年發(fā)展最為迅速料之一，MOFs 特殊的孔道結(jié)構(gòu)是制備高性能納米碳材料催化劑的理想前 類沸石咪唑酯骨架材料衍生氧還原碳基催化劑.1 類沸石咪唑酯骨架材料簡(jiǎn)介金屬有機(jī)骨架材料(Metal-organic frameworks，MOFs)，作為一種具有周期絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔雜化材料，通常是由無(wú)機(jī)金屬中心（金屬離子或金屬通過(guò)共價(jià)鍵或離子-共價(jià)鍵與含氮或含氧的有機(jī)配體自組裝連接而成（如圖）[42]，又被稱作多孔配位聚合物(Porous Coordination Polymers, PCPs)。M高的孔隙率、大的比表面積、均勻且可調(diào)控的孔道結(jié)構(gòu)等特性，自二十年代中期被成功合成準(zhǔn)備出后就受到研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，已在氣體儲(chǔ)附[43-47]、傳感器[48-52]、質(zhì)子傳導(dǎo)[53-57]、藥物輸送[58-60]和催化[61-62]等重要出巨大的應(yīng)用潛力。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]質(zhì)子交換膜燃料電池材料[J]. 劉志祥,錢偉,郭建偉,張杰,王誠(chéng),毛宗強(qiáng).  化學(xué)進(jìn)展. 2011(Z1)
[2]燃料電池的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J]. 王興娟,王坤勛,劉慶祥.  煉油與化工. 2011(01)
[3]沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料合成及性能研究進(jìn)展[J]. 刁紅敏,任素貞.  化工進(jìn)展. 2010(09)
[4]燃料電池研究進(jìn)展及發(fā)展探析[J]. 劉潔,王菊香,邢志娜,李偉.  節(jié)能技術(shù). 2010(04)
[5]線性掃描伏安法與循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)技術(shù)[J]. 何為,唐先忠,王守緒,王磊.  實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù). 2005(S1)

博士論文
[1]光功能金屬有機(jī)骨架的構(gòu)筑及其性能研究[D]. 武鵬彥.大連理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]類沸石金屬有機(jī)骨架M-ZIF的微波合成及其促進(jìn)THF水合物生成[D]. 占文慧.華南理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3486101