本文關(guān)鍵詞：氧陰極催化劑的制備及其電化學(xué)性能研究　出處：《天津大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 空氣陰極 催化劑 碳球 氧化錳 氧化鈰 鋁-空氣電池

【摘要】：隨著堿性金屬-空氣電池和燃料電池日益廣泛的應(yīng)用，對空氣陰極上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)(ORR)的催化劑材料需求越來越緊迫。因此研究ORR催化劑材料具有重要意義。 本文通過對比實驗在回流法制備的碳球（CMs）、水熱法制備的碳球（CS）和氧化石墨（GO）三種碳材料中選擇最佳催化劑載體。用相同的浸漬煅燒法制備不同載體相同錳氧化物含量的復(fù)合物催化劑，，通過穩(wěn)態(tài)極化曲線的測試選擇了CMs和CS。再通過循環(huán)伏安和交流阻抗測試最終選擇CMs作本文的催化劑載體。本文還探索了不同蔗糖濃度、不同硫酸濃度和不同反應(yīng)時間對形成CMs的影響。 通過浸漬煅燒法制備了一系列不同MnOx含量的催化劑，對比發(fā)現(xiàn)MnOx質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.32%的催化劑ORR活性最好。7.32%MnOx/CMs比表面積為1278m2·g-1。通過XRD、TEM研究表明錳氧化物均勻地分布在碳球的表面。穩(wěn)態(tài)極化曲線、Tafel曲線、循環(huán)伏安和交流阻抗等電化學(xué)測試研究結(jié)果表明：復(fù)合物催化劑7.32%MnOx/CMs在堿性介質(zhì)中有著較大的表觀電流密度0.649mA·cm-2和較正的還原電位-0.4Vvs.Hg/HgO，具有較好的電化學(xué)催化活性；發(fā)生在7.32%MnOx/CMs催化劑上的ORR反應(yīng)過程為2-電子過程。 通過浸漬煅燒法制備了一種高效ORR催化劑CeOx-MnOx/CMs。通過TEM、SEM、EDX和元素分布圖發(fā)現(xiàn)CeOx-MnOx成功地附著在了碳球表面且分布均勻。穩(wěn)態(tài)極化曲線表明CeOx-MnOx/CMs具有較低的過電位和較高的ORR還原電流，表觀電流密度為2.17mA·cm-2。通過循環(huán)伏安測試可知該電極的還原峰值電位為-0.28V vs. Hg/HgO。根據(jù)Koutecky Levich測試計算結(jié)果，發(fā)生該復(fù)合物上的ORR過程為2-電子還原過程。 通過鋁-空氣電池性能測試發(fā)現(xiàn)CeOx-MnOx/CMs為陰極的鋁空氣電池最大功率密度為266mW·cm-2。
[Abstract]:With the increasing application of alkaline metal-air battery and fuel cell. The demand for the catalyst materials for the redox reaction on the air cathode is becoming more and more urgent, so it is of great significance to study the ORR catalyst materials. In this paper, the carbon spheres (CMS) prepared by reflux method were compared with each other. Among the three carbon materials prepared by hydrothermal method, the best catalyst support was chosen, and the complex catalyst with the same content of manganese oxide was prepared by the same impregnation calcination method. CMs and CSS were selected by the measurement of steady state polarization curve. Finally, CMs was selected as catalyst carrier by cyclic voltammetry and AC impedance test. Different sucrose concentrations were also explored in this paper. The effect of different sulfuric acid concentration and reaction time on the formation of CMs. A series of catalysts with different MnOx content were prepared by impregnation and calcination. It was found that the catalyst with MnOx content of 7.32% had the best ORR activity. The specific surface area of MnO2 / CMs was 1278 m ~ 2 路g ~ (-1) through XRD. TEM results show that manganese oxides are uniformly distributed on the surface of the carbon sphere, and the steady-state polarization curve is the Tafel curve. The results of electrochemical measurements such as cyclic voltammetry and AC impedance show that:. The complex catalyst 7.32MnOxr / Ms has a large apparent current density of 0.649mA 路cm-2 and a positive reduction potential of -0.4Vvs.Hgr HgO in alkaline medium. . It has good electrochemical catalytic activity. The process of ORR reaction on the catalyst of 7.32 MNO _ x / CMs is a 2-electron process. An efficient ORR catalyst CeOx-MnOx-CMs. was prepared by impregnation and calcination. EDX and elemental distribution diagram showed that CeOx-MnOx was successfully attached to the surface of carbon sphere and distributed uniformly. The steady-state polarization curve showed that CeOx-MnOx/CMs had lower overpotential and higher distribution. ORR reduction current. The apparent current density is 2.17mA 路cm-2.The peak reduction potential of the electrode is -0.28V vs. HgP / HgO by cyclic voltammetry. Levich test results. The ORR process on the complex is a 2-electron reduction process. The maximum power density of aluminum air cell with CeOx-MnOx/CMs cathode is 266MW 路cm ~ (-2).
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM911.4;O643.36

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本文編號：1424067