氧還原反應(yīng)(ORR)和析氧反應(yīng)(OER)是質(zhì)子交換膜燃料電池及可充電式金屬-空氣電池等清潔、高效的電化學能量轉(zhuǎn)換與存儲裝置中涉及的兩個關(guān)鍵的反應(yīng)進程。這兩個反應(yīng)的電催化劑在很大程度上決定了相應(yīng)電化學裝置的能量轉(zhuǎn)換效率和成本。傳統(tǒng)上,貴金屬鉑(Pt)是ORR的優(yōu)良電催化劑,而貴金屬氧化物二氧化銥(IrO₂)是OER的良好電催化劑。但貴金屬的稀缺性和高昂的成本限制了其在電化學能量轉(zhuǎn)換與存儲器件中的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用,因而非常有必要開發(fā)具有高性價比的新一代電催化劑。本研究通過開發(fā)簡便、高效、節(jié)能環(huán)保的制備方法,成功地合成出一系列成本低廉、催化活性高的催化材料,包括活性硫化亞銅(Cu₂S)納米棒、炭化的棉花負載ZIF-67和微波輔助合成的含氧空位二氧化錳(MnO₂)納米棒。同時,采用了掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀、X射線光電子能譜、比表面積分析儀和電化學工作站等儀器系統(tǒng)地研究了材料的催化性能與材料結(jié)構(gòu)、成分之間的關(guān)系,為尋找易于制備、原料蘊藏豐富、成本低廉、環(huán)保的催化材料開辟了新思路、提供了有益的參考。本論文的主要內(nèi)...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 序言
    1.1 能量存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)
        1.1.1 燃料電池
        1.1.2 金屬-空氣電池
    1.2 電化學反應(yīng)
        1.2.1 氧還原反應(yīng)
        1.2.2 析氧反應(yīng)
    1.3 電化學催化劑研究進展
        1.3.1 貴金屬及其合金
        1.3.2 功能化炭材料
        1.3.3 過渡金屬氧化物和硫化物
        1.3.4 金屬有機框架
    1.4 本論文的選題依據(jù)
第二章 實驗儀器以及表征方法
    2.1 實驗儀器試劑及原料
        2.1.1 實驗儀器
        2.1.2 實驗試劑及原料
    2.2 材料結(jié)構(gòu)及成分表征
        2.2.1 材料形貌分析
        2.2.2 X射線能譜定量分析及元素面分布
        2.2.3 X射線衍射分析
        2.2.4 比表面積與孔徑分布測定
        2.2.5 X射線光電子能譜分析
        2.2.6 電化學測試方法分析
第三章 硫化亞銅納米棒的制備及其析氧反應(yīng)性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 還原石墨烯的制備
        3.2.2 硫化亞銅納米棒的制備
        3.2.3 電化學測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 材料結(jié)構(gòu)考察
        3.3.2 X射線光電子能譜分析
        3.3.3 析氧反應(yīng)性能評價
    3.4 本章小結(jié)
第四章 棉花炭纖維負載ZIF-67炭化物的制備及其氧還原性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 棉花炭纖維負載ZIF-67炭化物的制備方法
        4.2.2 電化學測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 材料結(jié)構(gòu)考察
        4.3.2 比表面積及孔徑分布分析
        4.3.3 X射線光電子能譜分析
        4.3.4 氧還原反應(yīng)性能評價
    4.4 本章小結(jié)
第五章 微波輔助合成含氧空位的α-二氧化錳及其氧還原性能的研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 氧空位α-MnO₂-t的制備
        5.2.2 電化學測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 材料結(jié)構(gòu)考察
        5.3.2 HRTEM和晶格參數(shù)分析
        5.3.3 X射線光電子能譜分析
        5.3.4 氧還原反應(yīng)性能評價
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)
參考文獻
攻讀碩士期間已發(fā)表論文
致謝



本文編號：3884502