質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是未來(lái)的新型環(huán)保能源,由于其能量轉(zhuǎn)換效率高,反應(yīng)物來(lái)源沒(méi)有限制而被認(rèn)為是最有望解決能源危機(jī)的技術(shù)之一。它的陰極反應(yīng)是反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較慢的氧還原反應(yīng)（ORR）,因此需要非常高效的催化劑來(lái)加快反應(yīng)的進(jìn)程。目前商業(yè)化的Pt基催化劑由于貴金屬價(jià)格昂貴并且在電解質(zhì)溶液中的穩(wěn)定性差,容易中毒失活等因素,使PEMFC在幾十年不斷的探究中不能實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模應(yīng)用。因此,研發(fā)廉價(jià)高效的陰極非貴金屬催化劑對(duì)PEMFC的大規(guī)模發(fā)展具有重大意義。碳基負(fù)載過(guò)渡金屬的非貴金屬催化劑由于其比表面積大,活性及穩(wěn)定性優(yōu)越而受到廣泛關(guān)注。本論文以氮或硫元素?fù)诫s的碳納米管/石墨碳為載體,負(fù)載過(guò)渡金屬后作為非貴金屬氧還原催化劑。首先,本論文通過(guò)水熱法合成IRMOF-3作為碳載體,并與硝酸鐵、十二烷基苯磺酸鈉以及三聚氰胺混合均勻后,在900 ^oC氮?dú)庀赂邷責(zé)峤夂蟮玫搅说獡诫s的碳納米管/石墨碳負(fù)載Fe₃C的非貴金屬催化劑（MSF-900）。通過(guò)改變熱解前混合物的組分,得到了不同組分的催化劑。其中,樣品MSF-900的活性最高,其半波電位達(dá)到了0.91 V,高出商... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 燃料電池概述
        1.1.1 燃料電池分類
        1.1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池構(gòu)成及工作原理
        1.1.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的缺陷
    1.2 氧還原反應(yīng)催化劑研究進(jìn)展
        1.2.1 貴金屬催化劑
        1.2.2 非貴金屬催化劑
    1.3 碳基復(fù)合材料在陰極材料方面的應(yīng)用
        1.3.1 碳基雜原子摻雜非金屬催化劑
        1.3.2 碳基負(fù)載過(guò)渡金屬催化劑
    1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容和意義
第2章 氮摻雜碳納米管/石墨碳負(fù)載Fe3C作為ORR催化劑
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 藥品與試劑
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.3 不同組分催化劑的表征方法
        2.2.4 復(fù)合材料制備
        2.2.5 電化學(xué)活性評(píng)價(jià)
    2.3 復(fù)合材料的表征
        2.3.1 XRD表征
        2.3.2 掃描電子顯微鏡表征
        2.3.3 透射電子顯微鏡表征
        2.3.4 氮?dú)獾蜏匚摳奖碚?br>        2.3.5 拉曼表征
        2.3.6 XPS表征
        2.3.7 Fe元素含量表征
    2.4 復(fù)合材料電化學(xué)活性評(píng)價(jià)
        2.4.1 氧還原活性探究
        2.4.2 穩(wěn)定性以及甲醇耐受力探究
    2.5 本章小結(jié)
第3章 硫,氮共摻雜碳納米管/石墨碳負(fù)載Co單質(zhì)作為ORR催化劑
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        3.2.3 不同組分催化劑的表征方法
        3.2.4 硫,氮共摻雜碳納米管/石墨碳復(fù)合電極材料的制備
        3.2.5 電化學(xué)活性評(píng)價(jià)
    3.3 復(fù)合材料的表征
        3.3.1 XRD表征
        3.3.2 SEM表征
        3.3.3 TEM表征
        3.3.4 元素面掃以及高倍電鏡表征
        3.3.5 氮?dú)獾蜏匚锢砦?br>        3.3.6 拉曼表征
        3.3.7 XPS表征
    3.4 復(fù)合材料的電化學(xué)性能評(píng)價(jià)
        3.4.1 氧還原活性探究
        3.4.2 穩(wěn)定性和甲醇耐受力性能研究
    3.5 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文的發(fā)表情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Pt/C催化劑對(duì)乙醇電氧化的粒徑效應(yīng)[J]. 唐亞文,馬國(guó)仙,周益明,包建春,陸路德,陸天虹.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2008(09)



本文編號(hào)：3558284