燃料電池作為一種新型能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)裝置,因具有高效、清潔的優(yōu)點(diǎn)而受到各界研究者的廣泛關(guān)注。然而,陰極氧還原反應(yīng)（ORR）緩慢的動(dòng)力學(xué)嚴(yán)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(gè)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(yīng)用于甲醇類燃料電池時(shí)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(jià)格低廉、具有強(qiáng)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(jìn)燃料電池商業(yè)化發(fā)展的有效途徑。由有機(jī)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(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn),而且高溫?zé)峤馑苽涞慕饘俚獡诫s碳材料仍能保持前驅(qū)體的多孔結(jié)構(gòu),所制備的催化劑活性位點(diǎn)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(qū)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(xiàng)物理表征手段,確定氧還原催化劑的結(jié)構(gòu)及活性位點(diǎn),采用電化學(xué)測試方法... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

卟吩、四苯基卟啉及金屬卟啉結(jié)構(gòu)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?dú)夥諊�，等摩爾苯甲醛與吡咯作反應(yīng)-乙醚或三氟乙酸作催化劑，室溫下反應(yīng)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(biāo)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(yīng)的卟啉化合物。但這種合成手段缺點(diǎn)也存在很多，比，不利于大規(guī)模合成，且整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)需要保證無水無步驟繁瑣、時(shí)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?dú)夥諊�，等摩爾苯甲醛與吡咯作反應(yīng)原料、CH應(yīng)溶劑、BF3-乙醚或三氟乙酸作催化劑，室溫下反應(yīng)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(biāo)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(biāo)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(yīng)的卟啉化合物。但這種合成手段缺點(diǎn)也存在很多，比如只能在的溶液中進(jìn)行，不利于大規(guī)模合成，且整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)需要保證無水無氧，操作常嚴(yán)格，反應(yīng)步驟繁瑣、時(shí)間較長。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]卟啉及金屬卟啉化合物的合成及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 楊建東,王都留.  首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(04)
[2]燃料電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 侯明,衣寶廉.  電化學(xué). 2012(01)
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博士論文
[1]電動(dòng)汽車燃料電池系統(tǒng)性能與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 丁舟波.湖南大學(xué) 2014
[2]碳基納米復(fù)合結(jié)構(gòu)非貴金屬氧電極反應(yīng)雙功能催化劑[D]. 張世明.武漢大學(xué) 2014



本文編號：2951958