燃料電池由于其轉(zhuǎn)化率高、清潔無污染等優(yōu)點,得到廣泛的關(guān)注,但是質(zhì)子交換膜燃料電池氧還原反應(yīng)遲緩,大大限制了其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,因此需要使用陰極電催化劑來提高氧還原的反應(yīng)速率,目前,Pt基催化劑已經(jīng)成為高效的氧還原陰極催化劑,具有較好的電催化活性。由于它們價格昂貴、稀缺,穩(wěn)定性差和易腐蝕性,阻礙了它們在能源系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,因此,探索價格低廉、電催化活性高、穩(wěn)定性好、全球存儲豐富的非貴金屬電催化劑,將其大規(guī)模應(yīng)用于綠色能源設(shè)備中。本論文是以MOF為前驅(qū)體用來制備摻雜的碳材料的催化劑,其主要內(nèi)容如下:(1)采用水熱的方法制備Co-MOF,在不添加任何前驅(qū)物的情況下,通過直接熱解法制備了相應(yīng)的Co/NPC(Co/nitrogen-doped porous carbon)復(fù)合材料。對其進行氧還原電催化反應(yīng)的研究,最終表明在600°C下制備的Co/NPC催化劑具有較好的ORR電催化活性,其起始電位為0.91 V,極限擴散電流密度為-5.49 mA/cm²。由RDE和RRDE氧還原極化曲線,得出平均電子轉(zhuǎn)移數(shù)約為3.92,表明該催化劑在氧還原反應(yīng)中主要為4e^-

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 立題意義及背景
    1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池
        1.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池簡介
        1.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理
        1.2.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的優(yōu)點
    1.3 氧還原反應(yīng)
    1.4 金屬有機骨架化合物(Metal-organicframework,MOF)
        1.4.1 MOF概述
        1.4.2 金屬有機骨架化合物分類
        1.4.3 金屬有機骨架化合物的發(fā)展
        1.4.4 金屬有機骨架化合物的制備方法
    1.5 ZIFS系列概況
        1.5.1 ZIFS系列
        1.5.2 ZIFS系列合成的方法
    1.6 質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化材料
        1.6.1 鉑基陰極電催化劑
        1.6.2 Pt合金陰極電催化劑
        1.6.3 不摻雜金屬的碳基陰極電催化劑
        1.6.4 摻雜有非貴金屬的碳基陰極電催化劑
        1.6.5 過渡金屬硫族化合物陰極電催化材料
        1.6.6 氮修飾的碳基陰極電催化劑
    1.7 氮化碳化合物
        1.7.1 剝離氮化碳化合物的方法
        1.7.2 氮化碳材料的用途
第二章 MOF衍生的鈷/氮自摻雜多孔碳復(fù)合材料的高效的氧還原電催化劑
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑與儀器
        2.2.2 催化劑的制備
        2.2.3 工作電極的制備
        2.2.4 氧還原電催化劑的電催化性能評價
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)及其表征
        2.3.2 催化劑ORR的活性分析及其穩(wěn)定性的表征
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于MOF的氮摻雜多孔碳材料氧還原電催化劑及其性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 試劑與儀器
        3.2.2 催化劑的制備
        3.2.3 工作電極的制備
        3.2.4 氧還原電催化劑的電催化性能評價
    3.3 結(jié)果討論
        3.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)及其表征
        3.3.2 催化劑ORR的活性分析及其穩(wěn)定性的表征
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于ZIF結(jié)構(gòu)的氮、磷雙摻雜碳材料氧還原電催化劑及其性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 試劑與儀器
        4.2.2 催化劑的制備
        4.2.3 電極的制備
        4.2.4 氧還原電催化劑的電催化性能評價
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 催化劑的結(jié)構(gòu)及其表征
        4.3.2 催化劑ORR的活性分析及其穩(wěn)定性的表征
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
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本文編號：3905719