隨著科學技術的發(fā)展,化石燃料的加速消耗造成能源和環(huán)境問題日益嚴重,開發(fā)一種對環(huán)境好、可持續(xù)發(fā)展的能源裝置成為科學家們關注的焦點。目前,燃料電池作為一種對環(huán)境幾乎零污染,能量轉換效率高,安全性好的新型能源裝置吸引了人們的關注。在傳統(tǒng)技術中,Pt基催化劑是最好的燃料電池氧還原催化劑。但是,這類催化劑在應用中出現(xiàn)了催化活性易衰減、成本高且穩(wěn)定性差等弊端,使得燃料電池難以實現(xiàn)商業(yè)化的應用。因此,本文以直接甲醇燃料電池（DMFC）陰極的氧還原反應催化劑為研究重點,通過進一步優(yōu)化催化劑的結構和組成來加速陰極氧還原反應的速率。研究內容及成果如下:1、通過不同的前驅體的和不同的熱處理溫度確定了使用尿素在馬弗爐中以5℃min^-1升溫速率升溫至550℃保溫4 h,得到的U-g-C₃N₄層級結構更明顯,比表面積更大(85 m² g^-1),催化性能更好（-0.321 V）。但是g-C₃N₄本身的導電性很差,因此我們通過與石墨烯混合或者加入金屬元素對g-C

【文章來源】：長春工業(yè)大學吉林省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池的概述
        1.2.1 燃料電池的原理
        1.2.2 氧還原反應的機理
    1.3 氧還原催化劑的研究歷史
        1.3.1 金屬催化劑的研究進展
        1.3.2 非金屬催化劑
    1.4 本文的主要目的及研究內容
        1.4.1 本文的研究目的
        1.4.2 本文的主要內容
第2章 實驗部分
    2.1 論文的主要實驗試劑及儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 形貌和結構的表征
        2.2.2 電化學性能表征
    2.3 電極的預處理
    2.4 催化劑溶液的制備
第3章 不同前驅體制備的氮化碳及其氧還原性能的研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 催化劑的制備
        3.2.2 催化性能的表征
    3.3 催化劑的結構表征
        3.3.1 掃描電子顯微鏡分析（SEM）
        3.3.2 X射線衍射分析（XRD）
        3.3.3 傅里葉變換紅外光譜分析（FT-IR）
2吸附等溫曲線（BET）">        3.3.4 N₂吸附等溫曲線（BET）
    3.4 電化學性能表征
        3.4.1 CV測試
    3.5 本章小結
第4章 鈷,氮共摻碳納米管材料的制備及氧還原性能的研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 鈷,氮共摻碳納米管的制備
    4.3 催化劑的結構表征
        4.3.1 SEM,TEM表征
        4.3.2 XRD表征
        4.3.3 傅里葉變換紅外光譜分析（FT-IR）
        4.3.4 拉曼光譜儀分析（Raman）
        4.3.5 X射線光電子能譜（XPS）
2吸附-脫附測試儀（BET）">        4.3.6 N₂吸附-脫附測試儀（BET）
    4.4 電化學性能表征
        4.4.1 不同溫度下催化劑的性能表征
        4.4.2 催化劑穩(wěn)定性表征
    4.5 本章小結
第5章 以氮摻碳為基底負載量子點的氧還原催化劑的制備和表征
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 氧化石墨烯（GO）的制備
        5.2.2 還原氧化石墨烯（rGO）的制備
3N₄量子點的制備">        5.2.3 g-C₃N₄量子點的制備
3N₄@rGO/g-C₃N₄QDs的制備">        5.2.4 g-C₃N₄@rGO/g-C₃N₄QDs的制備
    5.3 催化劑的結構表征
3N₄QDs的表征">        5.3.1 g-C₃N₄QDs的表征
3N₄@rGO和 g-C₃N₄@rGO/g-C₃N₄QDs的形貌分析">        5.3.2 g-C₃N₄@rGO和 g-C₃N₄@rGO/g-C₃N₄QDs的形貌分析
        5.3.3 加入不同體積量子點溶液的形貌分析
        5.3.4 X射線衍射分析（XRD）
        5.3.5 拉曼光譜儀分析（Raman）
        5.3.6 紅外分析（FT-IR）
        5.3.7 X射線光電子能譜（XPS）
    5.4 催化劑的電化學性能表征
3N₄@rGO和 g-C₃N₄@rGO/g-C₃N₄QDs的電化學測試">        5.4.1 rGO、g-C₃N₄@rGO和 g-C₃N₄@rGO/g-C₃N₄QDs的電化學測試
        5.4.2 加入不同量QDs的電化學測試
    5.5 本章小結
第6章 結論
致謝
參考文獻
作者簡介
攻讀碩士學位期間研究成果



本文編號：3160631