能源短缺和環(huán)境污染是當今社會面臨的兩個亟需解決的問題,人類生產(chǎn)生活過度依賴石油、煤炭以及天然氣等傳統(tǒng)能源,不僅嚴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繼續(xù)發(fā)展的需要。綠色清潔能源以及綠色制備化學品技術(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),將化學能有效地轉(zhuǎn)化為電能。常溫、常壓電催化氮氣還原合成氨是非常有前景的綠色制備化學品技術(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)對環(huán)境的污染。對于上述化學能轉(zhuǎn)化為電能和電能轉(zhuǎn)化為化學能技術(shù),電極反應(yīng)動力學緩慢,如氧氣還原反應(yīng)（ORR）、氧析出反應(yīng)（OER）以及氮氣還原反應(yīng)（NRR）,需要高效催化劑加速這幾類電極反應(yīng)過程。目前,貴金屬催化劑對這幾類反應(yīng)催化效果最好,但由于貴金屬成本高、儲量少,嚴重制約了它們的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。因此,開發(fā)儲量豐富的、高效的非貴金屬催化劑,應(yīng)用于上述電極反應(yīng),對改善當前的能源短缺和環(huán)境污染問題具有重要意義。本論文利用儲量豐富的非貴金屬（Fe、Mo）及雜原子（N、P）摻雜的碳,設(shè)計并合成了兩類高效、穩(wěn)定的氧氣和氮氣電極催化劑。通過對材料的形貌、組... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
前言
1 文獻綜述
    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 電催化合成氨機理概述
        1.1.4 氨的檢測
        1.1.5 非貴金屬催化劑在氮氣還原的研究進展
    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展
    1.3 析氧反應(yīng)
        1.3.1 OER機理概述
        1.3.2 非貴金屬催化劑在氧氣析出的研究進展
    1.4 本論文的選題背景與研究內(nèi)容
2 實驗材料試劑以及表征方法
    2.1 實驗藥品
    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 擴展X射線吸收精細結(jié)構(gòu)(EXAFS)和X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)
    2.3 電化學性能測試
        2.3.1 循環(huán)伏安(CV)測試
        2.3.2 旋轉(zhuǎn)圓盤(RDE)測試
        2.3.3 鋅空電池測試
        2.3.4 OER電化學測試
        2.3.5 NRR電化學測試
        2.3.6 氨標準曲線的測試以及銨根離子的檢測
        2.3.7 肼標準曲線的測試以及肼的檢測
3 磷摻雜雙金屬MOF衍生的催化劑制備及其NRR性能的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        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 電化學性能測試
    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 實驗部分
        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 電化學性能測試
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
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【參考文獻】：
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：3690275