本文關(guān)鍵詞：基于咪唑鹽離子液體新型納米復(fù)合材料及碳材料的研制

  更多相關(guān)文章： 離子液體 金屬納米粒子 碳材料 氧氣電化學(xué)還原

【摘要】：離子液體具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能,如幾乎不揮發(fā)性、良好的熱穩(wěn)定性、電化學(xué)窗口寬、高的導(dǎo)電性以及化學(xué)穩(wěn)定性好、很好的離子交換能力等因而被廣泛應(yīng)用。貴金屬金、鉑和銀等具有較強的催化活性,它們的納米粒子被廣泛地應(yīng)用于各種催化反應(yīng),但在反應(yīng)過程中納米粒子容易團(tuán)聚,影響了催化劑效率。本文基于離子液體設(shè)計合成了一種新型納米復(fù)合材料。燃料電池能量轉(zhuǎn)換率高、無污染、可連續(xù)大功率放電,作為清潔、高效的可持續(xù)發(fā)展的新能源體系已經(jīng)獲得極大關(guān)注度,成為解決全球性環(huán)境污染以及能源危機的有效途徑之一,然而,電池的陽極和陰極上使用的貴金屬Pt類催化劑儲量少、價格高,導(dǎo)致燃料電池成本高昂,限制了燃料電池的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。本文基于離子液體設(shè)計合成了新型非貴金屬的Fe-N共摻雜碳材料催化劑。本論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)首先采用陽離子聚合法合成導(dǎo)電聚合物納米管,然后在聚合物納米管表面接枝咪唑基團(tuán),接下來通過陰離子交換使其表面修飾陰離子Au Cl4-,最后原位還原在聚合物納米管表面沉積金屬Au納米粒子及金屬Ag納米粒子,得到了NT-Im-Au-Ag納米復(fù)合材料。通過SEM,、拉曼光譜等方法對納米復(fù)合材料進(jìn)行了表征分析,研究表明,表面接枝咪唑基團(tuán)后沉積的金屬粒子不僅粒徑均一且分布均勻。這種復(fù)合材料不僅對4-硝基酚還原有很好的催化效果,而且具有很強的拉曼增強效應(yīng),對羅丹明6G的檢測有很好的響應(yīng),增強因子可達(dá)6.7×107。(2)本文還設(shè)計了一種新型的制備非貴金屬的Fe-N共摻雜碳材料(CFe-N)催化劑的方法,通過高溫碳化離子液體1-甲基-3-[3-(3-甲氧基硅烷)丙基]咪唑四氯化鐵([Si-pim][Fe Cl4]),并用SBA-15做制孔劑,制備共摻雜的多孔碳材料,并將其應(yīng)用于氧氣的電化學(xué)還原(ORR)。本文研究了不同F(xiàn)e含量對該催化劑催化ORR性能的影響。多孔結(jié)構(gòu)增加了氧還原反應(yīng)時催化劑表面與氧的接觸面積,有利于反應(yīng)的進(jìn)行;其次,多孔結(jié)構(gòu)使得樣品表面暴露大量的邊界N以及Fe-N,為ORR提供了更多的活性位,從而更有利于催化氧氣的電化學(xué)還原。
【關(guān)鍵詞】：離子液體 金屬納米粒子 碳材料 氧氣電化學(xué)還原
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 離子液體10-19
• 1.1.1 離子液體的定義和結(jié)構(gòu)分析10
• 1.1.2 離子液體的分類10-11
• 1.1.3 離子液體的制備與表征11-12
• 1.1.4 離子液體的物理化學(xué)性質(zhì)12-14
• 1.1.5 離子液體的傳統(tǒng)應(yīng)用14-15
• 1.1.6 聚離子液體及其相關(guān)應(yīng)用15-16
• 1.1.7 室溫離子液體和聚離子液體在納米雜化材料和碳材料的制備及應(yīng)用16-19
• 1.2 導(dǎo)電聚合物19-22
• 1.2.1 導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)19-20
• 1.2.2 導(dǎo)電聚合物的種類及其應(yīng)用20-22
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處22-24
• 1.3.1 本論文研究的主要內(nèi)容22-23
• 1.3.2 本論文的創(chuàng)新之處23-24
• 第二章 咪唑功能化的NT-Im-Au-Ag納米復(fù)合材料的合成及其在SERS和 4-硝基酚還原中應(yīng)用的研究24-37
• 2.1 引言24
• 2.2 實驗部分24-26
• 2.2.1 原料24
• 2.2.2 表征24-25
• 2.2.3 實驗步驟25-26
• 2.2.4 表征方法26
• 2.3 結(jié)果與討論26-36
• 2.3.1 NT-Im-Au-Ag的合成示意圖26-27
• 2.3.2 NT-Im-Au-Ag材料的形貌表征與性能測試27-31
• 2.3.3 R6G的表面增強拉曼光（SERS）光譜31-33
• 2.3.4 NT-Im-Au-Ag催化 4-硝基酚還原33-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 基于離子液體的雙摻雜多孔碳材料的制備及在氧氣電化學(xué)還原中的應(yīng)用37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 實驗部分37-39
• 3.2.1 原料37
• 3.2.2 主要儀器和設(shè)備37-38
• 3.2.3 實驗步驟38-39
• 3.3 電化學(xué)表征39
• 3.4 結(jié)果與討論39-46
• 3.4.1 離子液體的合成39
• 3.4.2 材料表征39-44
• 3.4.3 雙摻雜碳材料的電催化性能表征44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 總結(jié)與展望47-48
• 4.1 總結(jié)47
• 4.2 展望47-48
• 參考文獻(xiàn)48-64
• 碩士期間發(fā)表論文64-65
• 致謝65-66

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