本文關(guān)鍵詞：基于細(xì)菌纖維素合成氮摻雜碳納米纖維及其催化氧還原性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：燃料電池具有高的能量密度、高的效率、安全性高、環(huán)境效益好等特點(diǎn),近幾年來受到了越來越多的科學(xué)家以及相關(guān)領(lǐng)域人員的高度重視,被認(rèn)為是先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域具有極大應(yīng)用前景的能量轉(zhuǎn)換裝置。但是燃料電池的陰極動(dòng)力學(xué)性質(zhì)緩慢、過電位過大,以及現(xiàn)在市場的商業(yè)催化劑價(jià)格昂貴,以至于它們的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展受到了限制。為了應(yīng)對這些難題,尋找優(yōu)異的氧還原催化劑成為現(xiàn)階段最緊迫的任務(wù)。本文以廉價(jià)的細(xì)菌纖維素為基體,采用簡便的合成方法制備出了氮摻雜碳納米纖維復(fù)合物材料作為燃料電池陰極氧還原的電催化劑材料。通過XRD、TEM、SEM、HRTRM、XPS、氮?dú)馕摳綔y試和電化學(xué)測試等分析技術(shù),對材料的形貌、結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理以及氧還原(ORR)電催化性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,具體如下:(1)以廉價(jià)的細(xì)菌纖維素作為基底,六水合三氯化鐵作為氧化劑,通過原位聚合的方法實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素與聚吡咯的復(fù)合,并經(jīng)高溫碳化制備出了氮摻雜碳納米纖維N-CNFs。通過物理表征發(fā)現(xiàn),N-CNFs具有明顯的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有利于氧還原反應(yīng)中電解液的快速轉(zhuǎn)移。通過對其氧還原性能進(jìn)行測試,并與商業(yè)的Pt/C進(jìn)行比較,結(jié)果表明N-CNFs具有優(yōu)異的起始電位和極限電流,通過對比發(fā)現(xiàn),在氮的4種鍵態(tài)結(jié)構(gòu)中,吡啶氮對促進(jìn)ORR催化貢獻(xiàn)最大。(2)以細(xì)菌纖維素作為基底,過二硫酸銨作為氧化劑,通過原位聚合的方法實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌纖維素與聚苯胺的復(fù)合,并經(jīng)高溫碳化制備出了氮摻雜材料N-CNFs。電化學(xué)性能測試結(jié)果表明,N-CNFs的氧還原性能較差。因此本章使用微波輔助乙二醇還原法制備了負(fù)載了Pt的ORR催化劑Pt/N-CNFs。通過電化學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn),Pt/N-CNFs具有卓越的ORR催化能力、良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。表明材料中N與Pt發(fā)揮了很好的協(xié)同作用。
【關(guān)鍵詞】：細(xì)菌纖維素 碳納米纖維 氮摻雜 燃料電池 氧還原
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-28
• 1.1 燃料電池概述8-17
• 1.1.1 燃料電池的基本原理8-11
• 1.1.2 燃料電池的分類11-16
• 1.1.3 燃料電池的應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)16-17
• 1.2 燃料電池氧還原電催化原理17-18
• 1.3 陰極氧還原催化劑的分類18-21
• 1.3.1 貴金屬催化劑18-19
• 1.3.2 非貴金屬催化劑19-21
• 1.4 細(xì)菌纖維素21-22
• 1.4.1 細(xì)菌纖維素的概述21-22
• 1.4.2 細(xì)菌纖維素及其復(fù)合材料22
• 1.5 本文的研究目的和意義22-24
• 參考文獻(xiàn)24-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及表征方法28-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器設(shè)備28-30
• 2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)藥品28-29
• 2.1.2 主要儀器設(shè)備29-30
• 2.2 材料結(jié)構(gòu)分析及表征方法30-31
• 2.2.1 X射線粉末衍射儀30
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡30
• 2.2.3 透射電子顯微鏡30-31
• 2.2.4 碳材料的孔隙度和表面積分析31
• 2.2.5 X射線光電子能譜分析31
• 2.3 氮摻雜炭納米纖維的電化學(xué)性能測試方法31-34
• 2.3.1 工作電極的制備31-32
• 2.3.2 碳納米纖維催化劑電化學(xué)測試32-34
• 第三章 源自細(xì)菌纖維素聚吡咯復(fù)合物的氮摻雜碳納米纖維的制備及其催化氧還原性能34-49
• 3.1 引言34-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分35
• 3.3 結(jié)果與討論35-43
• 3.3.1 N-CNFs的形成機(jī)理36
• 3.3.2 N-CNFs-800的SEM和TEM分析36-37
• 3.3.3 N-CNFs-800的XRD分析37
• 3.3.4 N-CNFs-800的比表面和孔徑圖像分析37-38
• 3.3.5 N-CNFs-800的元素分析38-40
• 3.3.6 N-CNFs-800的電化學(xué)性能分析40-43
• 3.4 結(jié)論43-44
• 參考文獻(xiàn)44-49
• 第四章 基于細(xì)菌纖維素聚苯胺復(fù)合物的氮摻雜碳納米纖維負(fù)載Pt的制備及其催化氧還原性能49-63
• 4.1 引言49-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分50
• 4.2.1 CNFs的合成50
• 4.2.2 N-CNFs的合成50
• 4.2.3 Pt/N-CNFs的合成50
• 4.3 結(jié)果與討論50-58
• 4.3.1 Pt / N-CNFs的合成機(jī)理分析50-52
• 4.3.2 Pt/ N-CNFs的TEM分析52-53
• 4.3.3 Pt/ N-CNFs的XRD分析53-54
• 4.3.4 Pt/ N-CNFs的元素分析54-56
• 4.3.5 Pt/N-CNFs的電化學(xué)性能分析56-58
• 4.4 結(jié)論58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 結(jié)論與展望63-65
• 攻讀碩士期間取得的科研成果65-66
• 致謝66

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8 彭湘屏;盧紅梅;;不同途徑提高細(xì)菌纖維素產(chǎn)量的比較[J];中國釀造;2010年10期

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5 王丹;沈新元;;細(xì)菌纖維素膜的制備及其性能[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2007年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

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2 林德慧;基于細(xì)菌纖維素的胞壁模擬物研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

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5 黃建文;改性組織工程材料重建尿道的實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

6 趙曉霞;細(xì)菌纖維素纖維的制備與性能研究[D];青島大學(xué);2010年

7 葛含靜;細(xì)菌纖維素高產(chǎn)菌株高壓誘變選育及其機(jī)理研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2012年

8 楊亮;細(xì)菌纖維素增強(qiáng)復(fù)合材料制備、表征及對蛋白藥物承載研究[D];東華大學(xué);2013年

9 石帥科;生化合成細(xì)菌纖維素及細(xì)菌纖維素基磷灰石納米復(fù)合材料的研究[D];東華大學(xué);2009年

10 陳袁曦;材料表面微生物改性及細(xì)菌纖維素復(fù)合材料的制備與性能研究[D];華東理工大學(xué);2014年

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1 王海波;細(xì)菌纖維素耐低溫生產(chǎn)菌株的選育及其改性的研究[D];山東輕工業(yè)學(xué)院;2009年

2 朱明陽;產(chǎn)細(xì)菌纖維素菌株選育及細(xì)菌纖維素性質(zhì)研究[D];南京理工大學(xué);2004年

3 毋銳琴;高產(chǎn)細(xì)菌纖維素菌株的篩選及發(fā)酵工藝優(yōu)化[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2008年

4 劉坤;基于細(xì)菌纖維素的有序微納組裝[D];華中科技大學(xué);2010年

5 呂瑾;細(xì)菌纖維素的分散及其在造紙中的應(yīng)用研究[D];陜西科技大學(xué);2012年

6 李少慧;細(xì)菌纖維素生物合成的調(diào)控及其紅曲霉菌復(fù)合發(fā)酵的研究[D];華中科技大學(xué);2012年

7 魏靜;細(xì)菌纖維素/鑭系氧化物納米纖維的制備及性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

8 王博;細(xì)菌纖維素防硬膜外粘連薄膜的研究[D];中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院;2015年

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  本文關(guān)鍵詞：基于細(xì)菌纖維素合成氮摻雜碳納米纖維及其催化氧還原性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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