發(fā)布時(shí)間：2023-03-09 21:17

　　燃料電池的工作效率主要由電極上的催化劑決定。目前,商業(yè)化的Pt/C催化劑存在載體碳與金屬活性組分鉑結(jié)合不牢固的缺點(diǎn),在燃料電池長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中,炭黑容易被腐蝕,導(dǎo)致Pt催化劑的團(tuán)聚或脫落,致使催化劑的使用壽命下降的缺點(diǎn)。因此,開(kāi)發(fā)具有高活性、高穩(wěn)定性和耐腐蝕性的新型催化劑并研究其催化機(jī)理很有必要。本論文針對(duì)目前燃料電池陰極催化劑成本高、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn),著重從合成方法、助催化劑的添加、載體選擇三方面對(duì)鉑基催化劑進(jìn)行研究,探討了催化劑組成與催化劑性能的關(guān)系。具體內(nèi)容如下:1.本論文以CoCl₂?6H₂O、TiCl₄為原料,碳納米管(CNT)為載體,經(jīng)溶膠凝膠法制備CNT負(fù)載鈷、鈦金屬氧化物前驅(qū)體;經(jīng)NH3氣氛中高溫還原法成功制備Co-Ti-N/CNT的催化劑。研究表明,通過(guò)溶膠凝膠法并氨氣還原的方法成功制備了系列不同鈷、鈦配比和碳納米管載體加入量的Co-Ti-N/CNT催化劑。其活性成分為鈷金屬氮化物Co-N,同時(shí),反應(yīng)還生成了Ti-N,作為助催化劑,負(fù)載在碳納米管上。合成催化劑過(guò)程中碳納米管可以與氮結(jié)合,生成C-N結(jié)構(gòu)。其系...

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 燃料電池簡(jiǎn)介
        1.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池
            1.2.1.1 直接甲醇燃料電池
    1.3 電催化理論簡(jiǎn)介
        1.3.1 PEMFC反應(yīng)機(jī)理
    1.4 PEMFC的發(fā)展現(xiàn)狀以及所面臨的問(wèn)題
    1.5 PEMFC催化劑分類及研究進(jìn)展
        1.5.1 鉑基合金催化劑
        1.5.2 非貴金屬催化劑
        1.5.3 非金屬催化劑
    1.6 PEMFC載體分類及研究進(jìn)展
        1.6.1 碳類載體
            1.6.1.1 炭黑
            1.6.1.2 介孔碳
            1.6.1.3 碳納米管
            1.6.1.4 石墨烯
        1.6.2 非碳類載體
            1.6.2.1 碳化物
            1.6.2.2 金屬氧化物
            1.6.2.3 過(guò)渡金屬氮化物
    1.7 本論文的研究目的、意義及內(nèi)容
        1.7.1 研究目的和意義
        1.7.2 研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑、材料及儀器
        2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑與材料
        2.1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 催化劑的物理表征
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 掃描電子顯微鏡測(cè)試
        2.2.3 透射電子顯微鏡測(cè)試
        2.2.4 X射線光電子能譜分析
    2.3 催化劑的氧還原活性測(cè)試
        2.3.1 工作電極的制備
        2.3.2 電化學(xué)測(cè)試方法
            2.3.2.1 循環(huán)伏安法
            2.3.2.2 線性伏安法
            2.3.2.3 旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極測(cè)試
            2.3.2.4 旋轉(zhuǎn)環(huán)盤(pán)電極測(cè)試
            2.3.2.5 計(jì)時(shí)電流法
第三章 Co-Ti-N/CNT催化劑的制備與性能研究
    3.1 引言
    3.2 Co-Ti-N/CNT催化劑的制備
    3.3 鈷鈦配比對(duì)催化劑性能的影響
        3.3.1 X射線衍射分析
        3.3.2 催化劑的形貌分析
        3.3.3 催化劑氧還原活性
    3.4 碳納米管加入量對(duì)催化劑性能的影響
        3.4.1 X射線衍射分析
        3.4.2 催化劑的形貌分析
        3.4.3 催化劑氧還原活性
    3.5 酸處理對(duì)Co-Ti-N/CNT催化劑的組成和性能影響
        3.5.1 X射線衍射分析
        3.5.2 催化劑的形貌分析
        3.5.3 催化劑氧還原活性
    3.6 本章小結(jié)
第四章 NaBH₄還原法制備Pt-Co/TiN-CNT催化劑的結(jié)構(gòu)與性能研究
    4.1 引言
    4.2 NaBH₄還原法制備Pt/TiN-CNT催化劑
    4.3 NaBH₄還原法制備Pt-Co/TiN-CNT催化劑
    4.4 鉑負(fù)載量及CNT量對(duì)Pt/TiN-CNT催化劑性能的影響
        4.4.1 X射線衍射分析
        4.4.2 催化劑的形貌
        4.4.3 催化劑氧還原活性
    4.5 Co元素添加對(duì)Pt/TiN-CNT催化劑性能的影響
        4.5.1 X射線衍射分析
        4.5.2 催化劑的形貌
        4.5.3 催化劑氧還原活性
    4.6 本章小結(jié)
第五章 溶膠凝膠-程序氨還原法制備Pt-CoN/TiN-CNT催化劑的結(jié)構(gòu)與性能研究
    5.1 引言
    5.2 溶膠凝膠-程序氨還原法制備Pt-CoN/TiN-CNT催化劑
    5.3 鈷鈦配比對(duì)催化劑形貌及性能的影響
        5.3.1 X射線衍射分析
        5.3.2 催化劑的SEM形貌
        5.3.3 催化劑的TEM形貌
        5.3.4 X射線光電子能譜測(cè)試
    5.4 催化劑氧還原活性及穩(wěn)定性
        5.4.1 氧還原活性測(cè)試
        5.4.2 催化劑穩(wěn)定性測(cè)試
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文的主要研究成果和結(jié)論
    6.2 前景展望與后續(xù)工作建議
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文
致謝



本文編號(hào)：3758308