非貴金屬碳基納米催化劑的制備及電催化氧氣、氮?dú)庑阅苎芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2022-10-10 20:10
能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)今社會(huì)面臨的兩個(gè)亟需解決的問(wèn)題,人類生產(chǎn)生活過(guò)度依賴石油、煤炭以及天然氣等傳統(tǒng)能源,不僅嚴(yán)重破壞了人類賴以生存的環(huán)境,而且也難以維持人類社會(huì)繼續(xù)發(fā)展的需要。綠色清潔能源以及綠色制備化學(xué)品技術(shù)為人類的可持續(xù)發(fā)展提供了新的視野,如燃料電池、可充鋅-空電池,是有望替代傳統(tǒng)能源的清潔能源轉(zhuǎn)化技術(shù),將化學(xué)能有效地轉(zhuǎn)化為電能。常溫、常壓電催化氮?dú)膺�原合成氨是非常有前景的綠色制備化學(xué)品技術(shù),如果能取代工業(yè)合成氨工藝,將極大減少合成氨工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)于上述化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能技術(shù),電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢,如氧氣還原反應(yīng)（ORR）、氧析出反應(yīng)（OER）以及氮?dú)膺�原反應(yīng)（NRR）,需要高效催化劑加速這幾類電極反應(yīng)過(guò)程。目前,貴金屬催化劑對(duì)這幾類反應(yīng)催化效果最好,但由于貴金屬成本高、儲(chǔ)量少,嚴(yán)重制約了它們的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。因此,開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量豐富的、高效的非貴金屬催化劑,應(yīng)用于上述電極反應(yīng),對(duì)改善當(dāng)前的能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題具有重要意義。本論文利用儲(chǔ)量豐富的非貴金屬（Fe、Mo）及雜原子（N、P）摻雜的碳,設(shè)計(jì)并合成了兩類高效、穩(wěn)定的氧氣和氮?dú)怆姌O催化劑。通過(guò)對(duì)材料的形貌、組...
【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
abstract
前言
1 文獻(xiàn)綜述
1.1 氮還原反應(yīng)
1.1.1 合成氨發(fā)展
1.1.2 生物固氮酶
1.1.3 電催化合成氨機(jī)理概述
1.1.4 氨的檢測(cè)
1.1.5 非貴金屬催化劑在氮?dú)膺�原的研究進(jìn)展
1.2 氧還原反應(yīng)
1.2.1 ORR反應(yīng)途徑
1.2.2 非貴金屬催化劑在氧氣還原的研究進(jìn)展
1.3 析氧反應(yīng)
1.3.1 OER機(jī)理概述
1.3.2 非貴金屬催化劑在氧氣析出的研究進(jìn)展
1.4 本論文的選題背景與研究?jī)?nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)材料試劑以及表征方法
2.1 實(shí)驗(yàn)藥品
2.2 材料表征
2.2.1 X射線電子能譜(XPS)
2.2.2 X射線衍射分析(XRD)
2.2.3 透射電鏡(TEM)
2.2.4 掃描電鏡(SEM)
2.2.5 擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)和X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)
2.3 電化學(xué)性能測(cè)試
2.3.1 循環(huán)伏安(CV)測(cè)試
2.3.2 旋轉(zhuǎn)圓盤(RDE)測(cè)試
2.3.3 鋅空電池測(cè)試
2.3.4 OER電化學(xué)測(cè)試
2.3.5 NRR電化學(xué)測(cè)試
2.3.6 氨標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)試以及銨根離子的檢測(cè)
2.3.7 肼標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)試以及肼的檢測(cè)
3 磷摻雜雙金屬M(fèi)OF衍生的催化劑制備及其NRR性能的研究
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)部分
3.2.1 催化劑Mo-C/Mo-PC的制備
3.2.2 催化劑Fe-C/Fe-PC的制備
3.2.3 MoFe-MOFs前驅(qū)體的制備
3.2.4 催化劑MoFe-C微球/MoFe-PC微球的制備
3.2.5 工作電極的制備
3.3 結(jié)果討論
3.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)及其表征
3.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試
3.4 本章小結(jié)
4 氮、磷共摻雜碳納米球的制備及其電催化氧氣性能的研究
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)部分
4.2.1 催化劑前驅(qū)體的制備
4.2.2 催化劑NPC-“Cs”的制備
4.2.3 催化劑NPC和 Ni foam對(duì)比樣的制備
4.2.4 催化劑PC-“Cs”的制備
4.2.5 工作電極的制備
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)及其表征
4.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試
4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或待發(fā)表的論文目錄
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Recent advances in the precise control of isolated single-site catalysts by chemical methods[J]. Zhijun Li,Dehua Wang,Yuen Wu,Yadong Li. National Science Review. 2018(05)
本文編號(hào)：3690275
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3690275.html
【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
abstract
前言
1 文獻(xiàn)綜述
1.1 氮還原反應(yīng)
1.1.1 合成氨發(fā)展
1.1.2 生物固氮酶
1.1.3 電催化合成氨機(jī)理概述
1.1.4 氨的檢測(cè)
1.1.5 非貴金屬催化劑在氮?dú)膺�原的研究進(jìn)展
1.2 氧還原反應(yīng)
1.2.1 ORR反應(yīng)途徑
1.2.2 非貴金屬催化劑在氧氣還原的研究進(jìn)展
1.3 析氧反應(yīng)
1.3.1 OER機(jī)理概述
1.3.2 非貴金屬催化劑在氧氣析出的研究進(jìn)展
1.4 本論文的選題背景與研究?jī)?nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)材料試劑以及表征方法
2.1 實(shí)驗(yàn)藥品
2.2 材料表征
2.2.1 X射線電子能譜(XPS)
2.2.2 X射線衍射分析(XRD)
2.2.3 透射電鏡(TEM)
2.2.4 掃描電鏡(SEM)
2.2.5 擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS)和X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)
2.3 電化學(xué)性能測(cè)試
2.3.1 循環(huán)伏安(CV)測(cè)試
2.3.2 旋轉(zhuǎn)圓盤(RDE)測(cè)試
2.3.3 鋅空電池測(cè)試
2.3.4 OER電化學(xué)測(cè)試
2.3.5 NRR電化學(xué)測(cè)試
2.3.6 氨標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)試以及銨根離子的檢測(cè)
2.3.7 肼標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)試以及肼的檢測(cè)
3 磷摻雜雙金屬M(fèi)OF衍生的催化劑制備及其NRR性能的研究
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)部分
3.2.1 催化劑Mo-C/Mo-PC的制備
3.2.2 催化劑Fe-C/Fe-PC的制備
3.2.3 MoFe-MOFs前驅(qū)體的制備
3.2.4 催化劑MoFe-C微球/MoFe-PC微球的制備
3.2.5 工作電極的制備
3.3 結(jié)果討論
3.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)及其表征
3.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試
3.4 本章小結(jié)
4 氮、磷共摻雜碳納米球的制備及其電催化氧氣性能的研究
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)部分
4.2.1 催化劑前驅(qū)體的制備
4.2.2 催化劑NPC-“Cs”的制備
4.2.3 催化劑NPC和 Ni foam對(duì)比樣的制備
4.2.4 催化劑PC-“Cs”的制備
4.2.5 工作電極的制備
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)及其表征
4.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試
4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或待發(fā)表的論文目錄
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Recent advances in the precise control of isolated single-site catalysts by chemical methods[J]. Zhijun Li,Dehua Wang,Yuen Wu,Yadong Li. National Science Review. 2018(05)
本文編號(hào)：3690275
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