為實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),開發(fā)清潔可再生能源或能源轉(zhuǎn)換裝置顯得尤為迫切。在眾多能源轉(zhuǎn)換技術(shù)當(dāng)中,燃料電池具有清潔、高效的特點(diǎn),被認(rèn)為是一種極具吸引力的新型能量轉(zhuǎn)換裝置。然而,燃料電池的效率受到陰極氧還原反應(yīng)（ORR）過程中動力學(xué)緩慢的制約,需要添加催化劑提升效率。目前,Pt基催化劑仍然是最有效的ORR催化劑,但Pt基催化劑成本高、儲備少、易CO中毒和穩(wěn)定性差等缺陷嚴(yán)重地阻礙燃料電池大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。因此,探索廉價(jià)、高效和高穩(wěn)定性的Pt基催化劑替代品是十分必要的。由MOFs材料衍生的雜原子摻雜碳材料具有制備簡單、價(jià)格低、穩(wěn)定性高及甲醇耐受性好的特點(diǎn),已被證明是最有前景的貴金屬催化劑替代品之一。本研究以Co-基MOF為基礎(chǔ),通過與氧化石墨烯（GO）復(fù)合、雜原子共摻雜等方式制備出兩種高效的氧還原催化劑,具體內(nèi)容如下:（1）以六水硝酸鈷、GO、對苯二甲酸、三乙烯二胺、尿素（Urea）為原料,采用水熱法合成了一系列摻雜GO的Co-MOF-GO（m）前驅(qū)體,再將Urea引入Co-MOF-GO（m）的孔道中,得到一列Co-MOF-GO（m）/Urea（n）模板材料。采用高溫密閉煅燒的方法將Co... 

【文章來源】：西華師范大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氫氣燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖[18]

MOF/GO/MOF納米片的示意圖[60]

第1章緒論8圖1-4(a)FeSA-NC在堿性條件的LSV圖,(b)FeSA-N-C的EXAFS圖譜[68]Fig.1-4(a)LSVofFeSA-NCunderalkalineconditions,(b)EXAFSspectrumofFeSA-N-C[68].1.5.2金屬納米顆粒活性位點(diǎn)通過MOFs的熱解可以得到各種金屬基納米顆粒，包括金屬、合金、碳化物、氧化物、氮化物、磷化物、硫化物等，在這些材料中，含有鈷的納米顆粒是ORR電催化研究中的熱點(diǎn)之一[70,7375]。金屬鈷、鈷化合物和含鈷復(fù)合材料已顯示出較高的ORR活性，含鈷MOF的熱解是制備含鈷納米顆粒多孔碳材料的簡便方法之一[76]。比如Li等人[77]報(bào)道了一種由CoAl-LDH@ZIF-67衍生的鈷納米顆粒電催化劑LDH@ZIF-67-800，碳化過程中Co納米顆粒充分暴露在蜂窩狀的碳骨架上，生成的Co納米顆粒平均尺寸為11nm。在0.1mol/LKOH的ORR性能測試中，以Co納米顆粒均勻分散的多孔碳納米LDH@ZIF-67-800為催化劑，其起始電位為0.94V，半波電位為0.83V，優(yōu)于同等條件下測試的Pt/C電催化劑。此外，檢測過度金屬納米顆粒的活性位點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)試劑多為H2S、CN-、SCN-等[78-80]，由于SCN-離子探針與過度金屬納米顆粒配位時(shí)會堵塞孔道，阻礙O2與活性位點(diǎn)的接觸，從而導(dǎo)致的電催化劑的ORR催化活性大幅降低。據(jù)Amiinu等人[80]報(bào)道，他們用10×10-3mol/LKSCN做了催化劑中毒實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了鈷納米顆粒是ORR反應(yīng)的主要活性中心，同時(shí)也證實(shí)N原子對催化活性也有良好的促進(jìn)作用。研究結(jié)果證實(shí)了Co和N兩種原子在ORR過程中都非常關(guān)鍵的，它們的協(xié)同作用在Co-Nx/CNRA的電催化活性中起著關(guān)鍵作用。1.5.3雜原子活性位點(diǎn)在MOFs中，金屬為有機(jī)配體的連接中心，有機(jī)配體中碳的比重最大，高溫?zé)峤夂蠹纯傻玫奖缺砻娲�、含金屬納米顆粒的多孔碳納米材料。同時(shí)，有機(jī)配體中常常含有雜原子B、N、P、S、

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ni–Co bimetallic coordination effect for long lifetime rechargeable Zn–air battery[J]. Mengfei Qiao,Ying Wang,Thomas W?gberg,Xamxikamar Mamat,Xun Hu,Guoan Zou,Guangzhi Hu.  Journal of Energy Chemistry. 2020(08)
[2]Metal-organic-framework-derived formation of Co–N-doped carbon materials for efficient oxygen reduction reaction[J]. Hao Tian,Chi Zhang,Panpan Su,Zhangfeng Shen,Hao Liu,Guoxiu Wang,Shaomin Liu,Jian Liu.  Journal of Energy Chemistry. 2020(01)



本文編號：3557751