燃料電池作為一種新型能量轉換和存儲裝置,因具有高效、清潔的優(yōu)點而受到各界研究者的廣泛關注。然而,陰極氧還原反應（ORR）緩慢的動力學嚴重影響著燃料電池效率,開發(fā)高效的氧還原催化劑是亟待解決的一個問題。鉑基催化劑已被證明是目前氧還原催化性能最佳的一類催化劑,但鉑金屬資源稀缺、成本高昂,且應用于甲醇類燃料電池時易受甲醇毒化,降低氧還原催化性能,制約著鉑基催化劑的大規(guī)模生產(chǎn)。所以,開發(fā)價格低廉、具有強穩(wěn)定性及抗甲醇毒化能力的可代替貴金屬鉑的非貴金屬氧還原催化劑,是促進燃料電池商業(yè)化發(fā)展的有效途徑。由有機多孔聚合物（POPs）衍生出的金屬氮摻雜的碳材料是目前最具潛力的鉑基貴金屬電催化劑代替品。POPs具有較大的比表面積和孔隙率比表面積、較高的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、結構可調節(jié)等優(yōu)點,而且高溫熱解所制備的金屬氮摻雜碳材料仍能保持前驅體的多孔結構,所制備的催化劑活性位點一般均勻分布于碳層表面。本文以Fe-POPs、Co-POPs或Fe/Zn-POPs聚合物作為催化前驅體,在惰性氣體氛圍中高溫煅燒制備出金屬氮摻雜的碳催化材料,再通過各項物理表征手段,確定氧還原催化劑的結構及活性位點,采用電化學測試方法... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

卟吩、四苯基卟啉及金屬卟啉結構式Figure1-1Porphin,tetraphenylporphyrinandmetalloporphyrin

圖 1-2 Adler-Longo 法合成四苯基卟啉igure 1-2 Synthesis of tetraphenylporphyrin byAdler-Longo methoddsey 等人[40]提出不同于 Adler 的合成原理：在酸溶液的生成四苯基卟啉原環(huán)狀化合物，隨后再氧化為四苯基卟成方法為：在氮氣氛圍下，等摩爾苯甲醛與吡咯作反應-乙醚或三氟乙酸作催化劑，室溫下反應生成原卟啉（Pro-二氯-5,6-二氰對苯醌（DDQ）或四氯苯醌（TCQ）一起標產(chǎn)物四苯基卟啉。這種制備方法條件溫和，得到的產(chǎn)較高，除此之外，像一些位阻較大或者對酸較敏感的芳應的卟啉化合物。但這種合成手段缺點也存在很多，比，不利于大規(guī)模合成，且整個反應系統(tǒng)需要保證無水無步驟繁瑣、時間較長。

Figure 1-2 Synthesis of tetraphenylporphyrin byAdler-Longo method..1.2 Lindsey 法1987 年，Lindsey 等人[40]提出不同于 Adler 的合成原理：在酸溶液的催化下，讓與吡咯可逆地生成四苯基卟啉原環(huán)狀化合物，隨后再氧化為四苯基卟啉（如圖）。他們的合成方法為：在氮氣氛圍下，等摩爾苯甲醛與吡咯作反應原料、CH應溶劑、BF3-乙醚或三氟乙酸作催化劑，室溫下反應生成原卟啉（Protoporphyri與氧化劑 1,2-二氯-5,6-二氰對苯醌（DDQ）或四氯苯醌（TCQ）一起加熱回流卟啉氧化為目標產(chǎn)物四苯基卟啉。這種制備方法條件溫和，得到的產(chǎn)率（30~40標產(chǎn)物的純度較高，除此之外，像一些位阻較大或者對酸較敏感的芳香醛也可方法合成相對應的卟啉化合物。但這種合成手段缺點也存在很多，比如只能在的溶液中進行，不利于大規(guī)模合成，且整個反應系統(tǒng)需要保證無水無氧，操作常嚴格，反應步驟繁瑣、時間較長。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]卟啉及金屬卟啉化合物的合成及應用研究進展[J]. 楊建東,王都留.  首都師范大學學報(自然科學版). 2012(04)
[2]燃料電池技術發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 侯明,衣寶廉.  電化學. 2012(01)
[3]四苯基卟啉的微波誘導合成研究[J]. 胡希明,梅治乾,劉海洋,黃仲濤,王樂夫.  華南理工大學學報(自然科學版). 1999(10)
[4]四苯基卟啉的催化合成和微波合成研究[J]. 劉云,徐同寬,肖德寶,張軍,孫玉娥.  北京輕工業(yè)學院學報. 1998(04)
[5]取代四苯基卟啉的催化合成[J]. 雷裕武,郭燦城,曾德璋.  化學試劑. 1994(02)

博士論文
[1]電動汽車燃料電池系統(tǒng)性能與優(yōu)化設計研究[D]. 丁舟波.湖南大學 2014
[2]碳基納米復合結構非貴金屬氧電極反應雙功能催化劑[D]. 張世明.武漢大學 2014



本文編號：2951958