能源是人類生存、社會進步和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。為應對現(xiàn)如今的能源危機,選用環(huán)境友好且高效再生的新能源燃料電池具有重要意義。氧還原反應(ORR)則是這類用于能量轉(zhuǎn)換和儲存的燃料電池中必不可少的步驟。迄今為止,貴金屬鉑及鉑基材料被認為是用于催化各種環(huán)境中ORR的優(yōu)異電催化劑,但是貴金屬稀缺的儲量和高昂的成本極大地限制了其規(guī)�；虡I(yè)的應用。非貴金屬催化劑價格低廉,性能提升空間大,有望取代貴金屬基催化劑。本論文圍繞非貴金屬Fe-N/C催化劑,從其制備方法的創(chuàng)新、氧化鈰摻雜、與Pt的協(xié)同催化作用等方面進行研究,并考察了其組成、結(jié)構(gòu)與ORR催化性能之間的關(guān)系規(guī)律。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)采用高溫熱解法制備了負載CeO₂的Fe-N/C催化劑。在Fe-N/C合成過程中添加適量的CeO₂可以減少氮源損失,并有效地增加Fe-N_x、C-N等氧還原反應活性位點,對提高ORR催化性能起決定性作用。在堿性條件下,與Fe-N/C相比,添加1 wt%CeO₂制備的Fe-N/C-CeO₂催化劑展現(xiàn)了優(yōu)異的OR...

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
一、緒論
    1.1 引言
    1.2 氧還原反應
        1.2.1 氧還原反應途徑
        1.2.2 氧還原反應機理
    1.3 陰極氧還原催化劑
        1.3.1 貴金屬催化劑
        1.3.2 非貴金屬催化劑
        1.3.3 非金屬催化劑
        1.3.4 氧還原催化劑小結(jié)與展望
    1.4 本論文的選題依據(jù)、研究內(nèi)容以及創(chuàng)新點
        1.4.1 論文選題依據(jù)
        1.4.2 論文研究內(nèi)容
        1.4.3 論文創(chuàng)新點
二、CeO₂納米顆粒負載Fe-N/C催化劑的制備及其氧還原性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 儀器和試劑
        2.2.2 催化劑的合成
        2.2.3 催化劑的表征
        2.2.4 電催化氧還原性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 Fe-N/C催化劑和Ce O2納米顆粒的表征分析結(jié)果
        2.3.2 Fe-N/C-CeO₂ 催化劑的表征分析結(jié)果
        2.3.3 CeO₂對Fe-N/C催化劑氧還原性能的影響
        2.3.4 CeO₂ 負載方法對Fe-N/C催化劑氧還原性能的影響
        2.3.5 CeO₂ 負載量對Fe-N/C催化劑氧還原性能的影響
        2.3.6 CeO₂作用機制研究
    2.4 本章總結(jié)
三、浸漬熱解法制備的Fe-N-C及其負載低鉑催化劑的氧還原性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 儀器和試劑
        3.2.2 催化劑的合成
        3.2.3 催化劑的表征
        3.2.4 電催化氧還原性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Fe-N-C催化劑的表征結(jié)果
        3.3.2 Fe-N-C催化劑的氧還原性能
        3.3.3 Fe源加入量對催化劑氧還原性能的影響
        3.3.4 表面活性劑對催化劑氧還原性能的影響
        3.3.5 熱處理溫度對催化劑氧還原性能的影響
        3.3.6 Fe-N-C催化劑小結(jié)
        3.3.7 Pt-Fe-N-C催化劑的表征結(jié)果
        3.3.8 超低含量Pt負載Fe-N-C催化劑的氧還原性能
        3.3.9 負載方法對Pt-Fe-N-C氧還原性能的影響
        3.3.10 負載量對Pt-Fe-N-C氧還原性能的影響
        3.3.11 催化劑對H2O2選擇性的影響
        3.3.12 催化劑在鋅空電池中的應用研究
    3.4 本章小結(jié)
四、明膠分散法制備多孔FeNC催化劑及其氧還原性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 儀器和試劑
        4.2.2 FeNC催化劑的制備
        4.2.3 催化劑的表征
        4.2.4 電催化氧還原性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 多孔FeNC催化劑的表征結(jié)果
        4.3.2 多孔FeNC催化劑的氧還原性能
        4.3.3 前驅(qū)體對多孔FeNC氧還原性能的影響
        4.3.4 焙燒溫度對多孔FeNC氧還原性能的影響
        4.3.5 機理探討
    4.4 本章小結(jié)
五、總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
作者簡介
作者碩士期間論文發(fā)表以及學術(shù)情況
致謝



本文編號：3898553