自工業(yè)革命以來,能源問題一直是科學研究的重點,燃料電池是一項幾十年來受到廣泛關(guān)注的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。燃料電池具有節(jié)能率高、低碳排放的特點,能有效解決能源需求增長與環(huán)境保護之間的矛盾。但是,陰極O₂還原反應的緩慢動力學過程和高過電勢制約了燃料電池的發(fā)展。雖然鉑（Pt）基催化劑具有優(yōu)異的氧還原（ORR）電催化活性,但其高昂的成本和較差的穩(wěn)定性嚴重阻礙了燃料電池的推廣與應用。因此,該領(lǐng)域的側(cè)重點是研究高效、穩(wěn)定且低成本的陰極ORR催化劑,本文通過在摻雜氮原子的石墨烯上負載非貴金屬鈷,經(jīng)過簡單的回流、熱解制備了Co@Co-N-G和Co/CoO@Co-N-G催化劑。具體研究內(nèi)容主要是包括以下兩個方面:（1）以氧化石墨烯為碳源,席夫堿為氮源,通過簡單的熱處理成功制備了碳修飾有鈷、氮的ORR催化劑Co@Co-N-G,該催化劑的電子轉(zhuǎn)移數(shù)達3.68,表現(xiàn)出了優(yōu)異的電催化活性;在經(jīng)過15000 s i-t的測試后,電流保持率仍為84%,表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性,同時還具有很好的抗甲醇性�？赡苁怯捎跓峤膺^程中生成的原子級和納米級金屬物種的有效協(xié)同作用促進了催化劑活性和穩(wěn)定性的提高。（2）以氧化石...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 燃料電池概述
        1.1.1 燃料電池發(fā)展歷程
        1.1.2 燃料電池的工作原理以及陰極氧還原反應機理
        1.1.3 燃料電池的優(yōu)點和存在的基本問題
    1.2 氧還原電催化劑研究進展
        1.2.1 鉑基貴金屬ORR催化劑
        1.2.2 非貴金屬ORR催化劑
        1.2.3 雜原子摻雜碳材料ORR催化劑
    1.3 本文選題意義及研究內(nèi)容
第二章 實驗方法
    2.1 主要試劑與儀器
    2.2 催化劑的表征方法
        2.2.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)測試
        2.2.3 X射線光電子能譜(XPS)測試
        2.2.4 X射線衍射(XRD)測試
        2.2.5 比表面積(BET)測試
    2.3 電化學測試方法
        2.3.1 電化學測試裝置
        2.3.2 工作電極的制備
        2.3.3 電化學測試方法及過程
        2.3.4 陰極ORR活性的評價方法
第三章 Co@Co-N-G催化劑的制備及其電催化ORR反應的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
    3.3 實驗結(jié)果
        3.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 催化劑的電化學性能研究
    3.4 結(jié)論
第四章 Co/CoO@Co-N-G催化劑的制備及其電催化ORR的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
    4.3 實驗結(jié)果
        4.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 催化劑的電化學性能研究
    4.4 結(jié)論
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間取得的研究成果
致謝
個人簡況及聯(lián)系方式



本文編號：4007058