燃料電池作為高效、清潔的可持續(xù)能源裝置,近些年受到研究者們的廣泛關(guān)注。然而,緩慢的陰極氧還原反應(yīng)(ORR)動力學(xué)過程是影響其電池性能的重要因素,因此開發(fā)高效陰極催化劑是至關(guān)重要的。鉑基貴金屬是目前性能優(yōu)異的ORR催化劑,但是易被甲醇毒化使其催化性能下降,并且昂貴的價格和有限的資源限制了其大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)。因此,研究開發(fā)價格低廉、催化活性高和穩(wěn)定性好的非貴金屬材料來代替鉑基貴金屬催化劑,是實現(xiàn)燃料電池商業(yè)應(yīng)用的有效手段。MOFs衍生的金屬氮摻雜碳及其復(fù)合材料是有潛力的鉑基貴金屬電催化劑代替品。MOFs具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、較大的比表面積、可調(diào)節(jié)的孔結(jié)構(gòu)、較高的碳含量等優(yōu)點,在高溫條件下煅燒制備的金屬氮摻雜碳材料能保持前驅(qū)體的多孔結(jié)構(gòu),而且制備材料的活性位點均勻分布在碳層上。本文以Co-MOF晶體作為前驅(qū)體,在惰性氣體中高溫煅燒制備金屬鈷氮摻雜碳材料;還將Co-MOF和其他氮源混合,在惰性氣體中高溫煅燒制備了鈷氮摻雜碳/碳納米管復(fù)合材料,研究了這些材料的氧還原催化性能。探究了不同碳化溫度、配體中不同氮含量對所制備的金屬氮摻雜碳材料的氧還原催化性能的影響。具體研究內(nèi)容如下:1、在溶劑...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究意義和背景
    1.2 燃料電池組成及工作原理
    1.3 燃料電池氧還原催化劑研究進(jìn)展
        1.3.1 鉑基貴金屬氧還原催化劑
        1.3.2 非鉑基貴金屬氧還原催化劑
    1.4 金屬有機(jī)骨架材料概述及在電催化中應(yīng)用
        1.4.1 金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)
        1.4.2 金屬有機(jī)骨架材料作為前軀體制備氧還原催化劑
    1.5 本課題的選題意義及研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗原料與試劑
        2.1.1 實驗所用儀器如下：
    2.2 材料的表征技術(shù)
        2.2.1 X-射線粉末衍射(XRD)測試
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)測試
        2.2.3 透射電子顯鏡(TEM)測試
        2.2.4 X射線光電子能譜(XPS)測試
        2.2.5 拉曼光譜測試
        2.2.6 氮?dú)馕矫摳綔y試
        2.2.7 熱重分析測試
    2.3 催化劑的制備方法及電化學(xué)測試
        2.3.1 玻碳電極預(yù)處理
        2.3.2 工作電極的制備
        2.3.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.4 催化劑穩(wěn)定性以及抗甲醇性能測試
第三章 以[Co(INA)₂]·0.5EtOH為前驅(qū)體制備鈷氮摻雜多孔碳氧還原劑及其電催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 前驅(qū)體[Co(INA)₂]·0.5EtOH的制備
        3.2.2 鈷氮摻雜碳材料(Co-N/C-T)的制備
        3.2.3 工作電極制備方法
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 前驅(qū)體[Co(INA)₂]·0.5EtOH的X-射線粉末衍射圖
        3.3.2 前驅(qū)體[Co(INA)₂]·0.5EtOH的熱重圖
        3.3.3 Co-N/C-T的XRD和Raman表征
        3.3.4 Co-N/C-T的低倍透射圖
        3.3.5 Co-N/C-T的BET測試分析
        3.3.6 X射線光電子能譜分析
        3.3.7 電化學(xué)催化性能測試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 以[Co₂(u-OH₂)(pyc)₄](DMF)為前驅(qū)體制備鈷氮摻雜多孔碳及其氧還原性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑
        4.2.2 前驅(qū)體[Co₂(u-OH₂)(pyc)₄](DMF)制備
        4.2.3 鈷氮摻雜碳材料(Co-N/C)的制備
    4.3 實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 前驅(qū)體[Co₂(u-OH₂)(pyc)₄](DMF)的X射線衍射分析
        4.3.2 前驅(qū)體[Co₂(u-OH₂)(pyc)₄](DMF)的熱重分析
        4.3.3 Co-N/C-T的XRD和Raman表征
        4.3.4 Co-N/C-800材料的低倍透射圖
        4.3.5 Co-N/C-T材料的XPS射線衍射分析
        4.3.6 電化學(xué)性能測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 MOF基鈷氮摻雜碳/碳納米管復(fù)合材料的制備及其氧還原性能研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 前驅(qū)體[Co(INA)₂]·0.5EtOH的制備
        5.2.2 [Co(INA)₂]·0.5EtOH和三聚氰胺的混合前驅(qū)體制備
        5.2.3 Co-N-C@CNT制備方法
    5.3 實驗結(jié)果與討論
        5.3.1 Co-N-C@CNT的XRD和Raman表征
        5.3.2 Co-N-C@CNT的低倍透射圖
        5.3.3 Co-N-C@CNT的XPS能譜分析
    5.4 電化學(xué)性能測試
    5.5 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
附錄I 碩士在讀期間發(fā)表論文和學(xué)術(shù)交流情況
致謝



本文編號：3797028