燃料電池的快速發(fā)展成為替代化石能源的理想選擇。相比于傳統(tǒng)熱機,燃料電池具有綠色清潔、轉(zhuǎn)化效率高、可持續(xù)的特點。但是貴金屬Pt基催化劑價格昂貴,嚴重阻礙了燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化。研究人員將研究重點放在非Pt催化劑的研究,所以提高非貴金屬催化劑的活性和穩(wěn)定性是實現(xiàn)燃料電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題。本文以制備廉價高效的非貴金屬電催化劑為主要目標,分別制備了原子級分散的Zn,Co雙金屬位點N,S共摻雜樹枝狀碳材料催化劑（Zn,Co）/NSC和具有雙金屬原子位點的氮,硼摻雜碳納米籠NiCo/NBC催化劑,并分別測試了材料的氧還原活性和穩(wěn)定性,以及在鋅空氣電池中應(yīng)用。實驗主要的研究內(nèi)容如下:（1）所制備的（Zn,Co）/NSC催化劑具有獨特的樹枝狀結(jié)構(gòu),Zn（χ=1.65）和Co（χ=1.88）的電負性之間的差異使得兩種金屬元素的電子結(jié)構(gòu)之間的相互作用導(dǎo)致更優(yōu)化的結(jié)構(gòu),使雙金屬原子位點比單金屬原子催化劑具有更高的催化活性。具有比N原子更大的原子半徑和更低的電負性（χ=2.58）的S可以通過形成Zn/Co-N_x-C-S_y結(jié)構(gòu)來改變電子結(jié)構(gòu)和活性中心。獨特的Zn/C... 

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池簡介
    1.3 燃料電池的分類
        1.3.1 堿性燃料電池(AFC)工作原理
        1.3.2 質(zhì)子交換膜型(PEMFC)燃料電池工作原理
    1.4 燃料電池陰極催化劑的研究現(xiàn)狀及其催化性能影響因素
        1.4.1 貴金屬Pt基催化劑
        1.4.2 非金屬雜原子摻雜碳催化劑
        1.4.3 過渡金屬氮摻雜碳氧還原催化劑
        1.4.4 過渡金屬氧化物氧還原催化劑
    1.5 本論文的選題依據(jù)、研究思路和主要內(nèi)容
第2章 實驗原料與表征方法
    2.1 實驗原料和儀器
        2.1.1 實驗原料及試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料的物理性能表征
        2.2.1 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.2 比表面積分析
        2.2.3 同步輻射分析
        2.2.4 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.5 X射線光電子能譜(XPS)
    2.3 材料電催化性能測試
        2.3.1 循環(huán)伏安法(CV)和線性掃描伏安法(LSV)
        2.3.2 穩(wěn)定性測試
        2.3.3 轉(zhuǎn)移電子數(shù)的計算
    2.4 制造全固態(tài)鋅空氣電池:
第3章 Zn,Co雙金屬原子位點N,S共摻雜樹枝狀碳材料催化劑及其催化性能的研究
    3.1 引言
    3.2 催化劑的制備
        3.2.1 Zn SAs/NSC的制備
        3.2.2 Co SAs/NSC的制備
        3.2.3 (Zn,Co)/NSC的制備
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 (Zn,Co)/NSC催化劑的制備機理
        3.3.2 (Zn,Co)/NSC催化劑氧還原反應(yīng)催化性能的測試
        3.3.3 (Zn,Co)/NSC催化劑活性的穩(wěn)定性測試
        3.3.4 (Zn,Co)/NSC催化劑液態(tài)鋅空氣電池測試
    3.4 本章小結(jié)
第4章 氮,硼摻雜碳納米籠雙金屬原子NiCo/NBC催化劑及其催化性能的研究
    4.1 引言
    4.2 催化劑材料的制備
        4.2.1 Ni/NBC催化劑的制備
        4.2.2 Co/NBC催化劑的制備
        4.2.3 NiCo/NBC催化劑的制備
    4.3 實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 NiCo/NBC催化劑形貌和組成表征
        4.3.2 NiCo/NBC催化劑催化氧還原反應(yīng)性能測試
        4.3.3 NiCo/NBC催化劑耐甲醇和穩(wěn)定性測試
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號：3701008