本文關(guān)鍵詞：多孔電化學材料的制備及其在能量存儲與轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多孔材料因其具有高比表面積,獨特的孔隙結(jié)構(gòu)和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,作為電化學能量存儲和轉(zhuǎn)換材料,性能優(yōu)良。在本文中,對多孔碳材料、多孔貴重金屬合金的結(jié)構(gòu)及其電化學性能進行了研究。1、以生物質(zhì)材料阿拉伯樹膠180℃水熱反應(yīng)后,制得前驅(qū)體,經(jīng)700-900℃高溫KOH活化,得到比表面積高、孔徑分布良好的多孔碳材料,并將其用作雙電層超級電容器的電極材料。通過控制活化溫度來調(diào)控材料的孔隙率,從而研究材料孔隙率對電容性能的影響。實驗結(jié)果表明,在6 M KOH電解液中,1 A g-1電流密度下,其比電容高達272 F g-1。2、以果膠為碳源,經(jīng)水熱碳化和化學活化制備的多孔碳球(PCSs),因其具有比表面積高(2440 m2g-1)、導(dǎo)電性能好、良好的倍率特性、比容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,可用作超級電容器的電極材料。此外,PCSs還是良好的催化劑載體。用甲酸還原H2PtCl6·H2O制備出均勻負載在PCSs表面的Pt納米線。實驗結(jié)果表明,三維結(jié)構(gòu)的PtNWs/CS催化劑中,碳球載體表面的含氧基團增強了材料的親水性,提高了材料的催化活性,同時極大程度改善了催化劑的抗CO中毒能力。3、以海藻酸為碳前驅(qū)體,通過水熱法制備出水熱碳,在600-900℃高溫下用KOH活化,制備出孔隙度可控的多孔空心碳球(PHCSs),比表面積高達2421 m2g1,微/介孔分級結(jié)構(gòu)明顯,含有大量的有氧官能團,作為超級電容器的電極材料表現(xiàn)出良好的性能。在1 Ag-1電流密度下,比電容高達314 F g-1。作為Pt納米晶的支撐材料,PHCSs也表現(xiàn)出優(yōu)異。通過多元醇輔助還原法制得的Pt/PHCS,在甲醇氧化反應(yīng)(MOR)中表現(xiàn)出較高的催化活性,由于PHCSs的表面化學性能使得材料的抗CO中毒能力大幅提高。4、以乙二醇為還原劑,嵌段共聚物Pluronic F127為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,一步法水熱合成孔隙率高、元素比例可調(diào)控的多孔Pt-Cu合金催化劑,具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過研究時間變量對多孔結(jié)構(gòu)形成機制的影響,發(fā)現(xiàn)Pt53Cu47合金具有獨特的三維分級多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),以納米晶枝為結(jié)構(gòu)單元,通過自組裝形成高比表面積、凹凸不平的拓撲結(jié)構(gòu)和開放的多孔結(jié)構(gòu)。與市售Pt/C催化劑相比,Pt53Cu47在甲醇、乙醇的電氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出超強的催化活性,相同條件下合成的Pt73Cu27亦表現(xiàn)不俗。
【關(guān)鍵詞】：燃料電池 超級電容器 多孔碳 電催化劑 鉑 醇電化學氧化
【學位授予單位】：信陽師范學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 超級電容器12-17
• 1.1.1 引言12-14
• 1.1.2 超級電容器的儲能機制14-17
• 1.2 燃料電池17-19
• 1.2.1 燃料電池概述17-18
• 1.2.2 燃料電池催化劑18-19
• 1.3 多孔材料19-25
• 1.3.1 多孔碳材料的合成及應(yīng)用19-21
• 1.3.2 多孔鉑的合成及應(yīng)用21-25
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點25-26
• 第2章 可控微孔碳球在超級電容器電極材料中的應(yīng)用26-38
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗部分26-29
• 2.2.1 實驗儀器26-27
• 2.2.2 實驗試劑27
• 2.2.3 表征儀器及參數(shù)27-28
• 2.2.4 多孔碳微球的制備28
• 2.2.5 工作電極的制備及電化學測試方法28-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-37
• 2.3.1 微孔碳球的結(jié)構(gòu)表征29-33
• 2.3.2 微孔碳球的電化學性能測試33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 多孔碳在超級電容器及甲醇乙醇燃料電池催化劑中的應(yīng)用38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 實驗部分38-41
• 3.2.1 實驗儀器38-39
• 3.2.2 實驗試劑39
• 3.2.3 多孔碳球(PCSs)的合成39
• 3.2.4 碳球擔載Pt納米線(PtNWs/CS)催化劑的合成39
• 3.2.5 材料的結(jié)構(gòu)表征方法39-40
• 3.2.6 工作電極的制備及電化學測試方法40-41
• 3.3 結(jié)果與討論41-49
• 3.3.1 碳材料的表征41-43
• 3.3.2 電化學實驗43-46
• 3.3.3 PtNWs/CS催化劑的表征46-47
• 3.3.4 PtNWs/CS催化劑的電化學性質(zhì)47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 多孔空心碳球作為超級電容器電極材料及Pt催化劑載體的應(yīng)用研究50-63
• 4.1 引言50-51
• 4.2 實驗部分51-52
• 4.2.1 實驗儀器51
• 4.2.2 實驗試劑51
• 4.2.3 多孔空心碳球(PHCSs)的合成51
• 4.2.4 Pt/PHCS催化劑的合成51
• 4.2.5 材料的表征方法51-52
• 4.2.6 工作電極的制備及電化學測試方法52
• 4.3 結(jié)果與討論52-62
• 4.3.1 PHCSs的表征52-56
• 4.3.2 PHCSs的電化學性能測試56-58
• 4.3.3 Pt/PHCS的表征58-60
• 4.3.4 Pt/PHCS催化甲醇氧化反應(yīng)60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第5章 3D多孔網(wǎng)狀Pt-Cu合金在催化甲醇、乙醇氧化中的應(yīng)用63-78
• 5.1 引言63-64
• 5.2 實驗部分64-65
• 5.2.1 實驗儀器64
• 5.2.2 實驗試劑64
• 5.2.3 Pt-Cu合金的制備64
• 5.2.4 表征儀器及參數(shù)64-65
• 5.3 結(jié)果與討論65-77
• 5.3.1 Pt-Cu合金的結(jié)構(gòu)表征65-74
• 5.3.2 Pt-Cu合金的電催化氧化74-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 第6章 結(jié)論78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-91
• 攻讀學位期間獲得與學位論文相關(guān)的科研成果目錄91-92

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本文編號：437451