隨著全球能源消費(fèi)的快速增長,傳統(tǒng)化石燃料的嚴(yán)重匱乏,以及所造成的環(huán)境污染日趨突出,發(fā)展以零污染、高能量轉(zhuǎn)化效率著稱的清潔能源技術(shù)顯得尤為重要。電催化反應(yīng),作為燃料電池、金屬-空氣電池和電解水等能量儲存與轉(zhuǎn)化裝置中的重要組成部分,成為了越來越多學(xué)者們研究的重點(diǎn)。盡管貴金屬催化劑(Pt、Ir和Rh等)展現(xiàn)了優(yōu)異的催化性能,但高成本、稀缺性和差穩(wěn)定性極大地限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。因此,尋找更廉價(jià)的電催化劑替代貴金屬是當(dāng)前科研的熱點(diǎn)之一。本論文基于電催化領(lǐng)域的重大科學(xué)問題,通過過渡金屬摻雜碳基材料的合成和調(diào)控,創(chuàng)制了一系列性能優(yōu)異的氧還原電催化劑,主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:一、借助于COFs的合成理念,以納米球形二氧化硅為模板,開發(fā)了一種簡單有效的方法,制備富含F(xiàn)e-N結(jié)構(gòu)的前軀體,通過高溫裂解和化學(xué)刻蝕,得到的中空納米球殼HNS-800催化劑具有較高的比表面積和孔隙率,在堿性和酸性介質(zhì)中,均表現(xiàn)出優(yōu)異的ORR活性。二、利用微波法合成一種可溶性且具有高密度單原子活性位的二維準(zhǔn)酞菁鐵材料,隨后通過濕法研磨復(fù)合石墨烯,改善其導(dǎo)電性、電負(fù)性和通道結(jié)構(gòu)等,進(jìn)而充分發(fā)揮均勻的Fe-N4活性位點(diǎn)。在非碳...

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

圖１－１?（ａ）燃料電池和水電解的示意圖；（ｂ）?ＯＲＲ，?ＯＥＲ，?ＨＥＲ電化學(xué)反應(yīng)過程【２ｌｌ??Ｆｉｇ．?１－１?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ?ｗａｔｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ，?（ｂ）?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ??

圖１－２在酸性及堿性介質(zhì)中，氧還原反應(yīng)過程??Ｆｉ．?１－２?Ｔｈｅ?ｏｘｅｎ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎａｔｈｗａｓ?ｉｎ?ａｃｉｄ?ａｎｄ?ａｌｋａｌｉｎｅ?ｍｅｄｉａ．??

圖１－８碳基材料中不同Ｎ的種類和吡啶Ｎ的ＯＲＲ反應(yīng)機(jī)理％】??

圖１－１０?ＣＯＦ基催化劑的合成過程和催化活性示意圖［１Ｇ３］??Ｆｉｇ，?１－１０?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎｄ?ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ?ｏｆ?ＣＯ?

本文編號：3884732