燃料電池（Fuel Cells, FCs）作為一種高效且環(huán)境友好的能源轉(zhuǎn)換方式，在汽車動力和家庭用電等方面有著廣闊的應(yīng)用前景，是未來可持續(xù)能源體系發(fā)展的重要目標。到目前為止，鉑基催化劑仍是FCs陰極氧還原反應(yīng)（Oxygen Reduction Reaction, ORR）最常用的催化劑。但因其成本高和活性易衰減等問題而阻礙了FCs產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。最近，ORR催化材料的研究集中在降低或者替代鉑基催化劑和發(fā)展無金屬催化材料等方向上，氮摻雜碳基材料因其對ORR的有效催化而引起研究者們的廣泛關(guān)注。本論文針對FCs新能源體系，以低成本和性能優(yōu)異的ORR催化材料為目標，探索發(fā)展簡單、綠色可行的方法來制備氮摻雜碳球材料并考察了其用于堿性條件下的ORR催化性能。此外，我們還考察了以氮摻雜介孔碳球材料作為貴金屬Pt載體后其在堿性條件下對ORR的催化性能，降低了Pt用量和提高了其利用率。本論文的主要工作如下：（1）首次利用以易得、低廉的生物質(zhì)材料天麻為碳源和氮源合成了氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料。用掃描透射電鏡、比表面積分析儀和元素分析等對所制備的氮摻雜碳材料進行結(jié)構(gòu)以及組分表征。結(jié)果顯示，氮摻雜網(wǎng)狀碳微球具有無序... 

【文章來源】：河南師范大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 燃料電池概述
    1.2 燃料電池基本結(jié)構(gòu)以及工作原理
    1.3 燃料電池分類及其特點
    1.4 燃料電池陰極氧還原反應(yīng)
    1.5 燃料電池陰極氧還原反應(yīng)催化材料研究進展
        1.5.1 鉑和鉑基催化材料
        1.5.2 非貴金屬基催化材料
        1.5.3 無金屬碳基催化材料
    1.6 本論文的選題背景和主要研究內(nèi)容
第二章 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球的合成及其氧還原性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗藥品
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料與工作電極的制備
        2.2.4 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料的 SEM 和 TEM 表征
        2.3.2 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料的 XRD 和 BET 表征
        2.3.3 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料的 Raman、FTIR 和 XPS 表征
        2.3.4 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料和商業(yè)化 Pt/C 的氧還原性能研究
        2.3.5 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料和商業(yè)化 Pt/C 的抗 CO 毒害性能研究
        2.3.6 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料和商業(yè)化 Pt/C 的耐甲醇干擾性能研究
        2.3.7 氮摻雜類網(wǎng)狀碳微球材料和商業(yè)化 Pt/C 的持久穩(wěn)定性研究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 氮摻雜碳材料的合成及其氧還原性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗藥品
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 氮摻雜碳材料與工作電極的制備
        3.2.4 氮摻雜碳材料的表征和電化學(xué)性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 氮摻雜碳材料的 TEM、XRD 和 BET 表征
        3.3.2 氮摻雜碳材料的 Raman 和 XPS 表征
        3.3.3 氮摻雜碳材料和商業(yè)化 Pt/C 的氧還原性能研究
        3.3.4 氮摻雜碳材料和商業(yè)化 Pt/C 的耐甲醇干擾性能研究
        3.3.5 氮摻雜碳材料和商業(yè)化 Pt/C 的抗 CO 毒害性能研究
        3.3.6 氮摻雜碳材料和商業(yè)化 Pt/C 的持久穩(wěn)定性研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料合成及其氧還原性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗藥品
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料和工作電極的制備
        4.2.4 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料的表征和電化學(xué)性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料的 XRD、SEM 和 TEM 表征
        4.3.2 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料的 EDX、BET 和 XPS 表征
        4.3.3 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料和商業(yè)化 Pt/C 的氧還原性能研究
        4.3.4 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料和商業(yè)化 Pt/C 的抗 CO 毒害性能研究
        4.3.5 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料和商業(yè)化 Pt/C 的耐甲醇干擾性能研究
        4.3.6 鉑/氮摻雜介孔碳球復(fù)合材料和商業(yè)化 Pt/C 的持久穩(wěn)定性研究
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論及展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間所參與發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]燃料電池 人類未來的能源終極解決方案[J]. 劉雁.  資源與人居環(huán)境. 2007(05)
[2]國內(nèi)外氫能發(fā)展概況[J]. 閆衛(wèi)東,奚甡,劉吉祥.  中國能源. 2003(02)
[3]線粒體,活性氧和細胞凋亡[J]. 趙云罡,徐建興.  生物化學(xué)與生物物理進展. 2001(02)

博士論文
[1]直接液體（乙醇、甲酸）燃料電池電催化劑研究[D]. 劉博.湖南大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于氮摻雜碳材料的氧還原電催化劑研究[D]. 于亞明.湖南大學(xué) 2012
[2]基于石墨烯和碳納米管的氧還原催化劑的研究[D]. 朱磊.南京大學(xué) 2011



本文編號：2926034