本文關(guān)鍵詞：燃料電池有序化載體催化劑的制備及表征

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【摘要】：隨著能源危機(jī)的不斷上升,環(huán)境污染的不斷嚴(yán)重,給燃料電池普及應(yīng)用在日常生活中帶來(lái)了機(jī)會(huì),因?yàn)樗挟a(chǎn)物無(wú)污染,可低溫操作等優(yōu)點(diǎn)。催化劑作為燃料電池的關(guān)鍵組成部分,對(duì)反應(yīng)的順利進(jìn)行扮演著不可或缺的角色。到目前為止,含貴金屬鉑的催化劑一直都是人們追逐的主要對(duì)象�？墒且�?yàn)殂K昂貴的價(jià)格,催化劑較短的壽命卻使燃料電池事業(yè)停滯不前。因此,對(duì)降低鉑用量,增加催化劑壽命的研究已迫在眉睫,刻不容緩,有利于燃料電池的跨越性發(fā)展。本論文通過(guò)改進(jìn)的Hummers法、化學(xué)鍍、化學(xué)氣相沉積、傳統(tǒng)的浸漬法制備了陣列碳納米管/石墨烯和聚苯胺/石墨烯載體以及鉑/碳納米管、鉑/石墨烯、聚苯胺/石墨烯載鉑和陣列碳納米管/石墨烯載鉑催化劑,并利用XRD、TEM、HRTEM、SEM、XPS、Raman、CV、LSV、EIS和計(jì)時(shí)電流法等測(cè)試手段來(lái)表征所制備載體和催化劑的微觀形貌,結(jié)構(gòu),組成和其電化學(xué)性能。以下為本論文具體內(nèi)容：1.首先制備了石墨烯和石墨烯載鎳/鈷的復(fù)合材料,再通過(guò)氣相沉積法來(lái)制備陣列碳納米管/石墨烯載體。分別考察了氣相沉積的時(shí)間,溫度以及碳源的氣體流速來(lái)最終確定最有利的條件。通過(guò)XRD、TEM、 SEM、Raman等來(lái)確認(rèn)制備得到的陣列碳納米管/石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)和組成。2.分別用乙二醇和乙炔作為還原劑來(lái)還原氯鉑酸制備得到陣列碳納米管/石墨烯載鉑催化劑,研究這兩種還原劑還原對(duì)陣列碳納米管/石墨烯載體的影響,并對(duì)它們進(jìn)行CV、LSV、EIS和計(jì)時(shí)電流法的測(cè)試來(lái)評(píng)估催化劑的活性和壽命,并與商業(yè)Pt/C進(jìn)行比較。3.首先制備了聚苯胺/石墨烯載體,之后將氯鉑酸通過(guò)還原劑乙炔的還原制備了鉑/碳納米管、鉑/石墨烯、聚苯胺/石墨烯載鉑和陣列碳納米管/石墨烯載鉑催化劑。先通過(guò)XRD、TEM來(lái)觀察其結(jié)構(gòu)形貌,再由CV、LSV、EIS和計(jì)時(shí)電流法來(lái)比較這四種催化劑的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：陣列 石墨烯 碳納米管 催化劑 燃料電池
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM911.4;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-30
• 前言14
• 1.1 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)概況14-19
• 1.1.1 PEMFC的基本結(jié)構(gòu)15-16
• 1.1.2 PEMFC的工作原理16-17
• 1.1.3 氧的還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及機(jī)理17-19
• 1.2 燃料電池催化劑的研究19-28
• 1.2.1 陽(yáng)極催化劑的研究進(jìn)展20-21
• 1.2.2 陰極催化劑的研究進(jìn)展21-22
• 1.2.3 催化劑面臨的難題22-23
• 1.2.4 催化劑的載體23-26
• 1.2.5 催化劑的制備方法26-28
• 1.3 本論文的選題意義和研究?jī)?nèi)容28-30
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分30-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料和試劑30-31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器31
• 2.3 分析表征方法31-34
• 2.3.1 催化劑的物理表征31-32
• 2.3.2 催化劑的電化學(xué)性能表征32-34
• 第三章 陣列碳納米管/石墨烯(CNTs/G)的制備及表征34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分34-37
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)示意圖34-35
• 3.2.2 氧化石墨(GO)的制備35
• 3.2.3 石墨烯(RGO)的制備35-36
• 3.2.4 陣列碳納米管/石墨烯(CNT-G)的制備36-37
• 3.3 結(jié)果與討論37-44
• 3.3.1 以鈷為催化劑生長(zhǎng)陣列碳納米管/石墨烯37
• 3.3.2 以鎳為催化劑生長(zhǎng)陣列碳納米管/石墨烯37-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 陣列碳納米管/石墨烯載鉑催化劑的制備及表征46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分46
• 4.2.1 乙二醇還原氯鉑酸制備陣列碳納米管/石墨烯載鉑催化劑46
• 4.2.2 乙炔還原氯鉑酸制備陣列碳納米管/石墨烯載鉑催化劑46
• 4.3 結(jié)果與討論46-53
• 4.3.1 XRD測(cè)試47
• 4.3.2 SEM、TEM和HRTEM表征47-48
• 4.3.3 XPS測(cè)試48-49
• 4.3.4 電化學(xué)測(cè)試49-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 鉑/碳納米管、鉑/石墨烯、聚苯胺/石墨烯載鉑催化劑的制備及表征54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分54-55
• 5.2.1 Pt/MWCNTs催化劑的制備54
• 5.2.2 Pt/graphene催化劑的制備54
• 5.2.3 聚苯胺/石墨烯(PANI/RGO)載鉑催化劑的制備54-55
• 5.3 結(jié)果與討論55-63
• 5.3.1 XRD測(cè)試55-57
• 5.3.2 TEM表征57-58
• 5.3.3 電化學(xué)性能表征58-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-74
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-76
• 作者簡(jiǎn)介76-78
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介78-79
• 附件79-80

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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3 歐玉靜;李少鵬;畢迎普;;Pd/BiOCl高效室溫催化甲醛產(chǎn)氫性能研究[J];分子催化;2015年05期

4 屈穎娟;薛偉;李江濤;周躍花;鄭建謀;;介孔炭修飾玻碳電極循環(huán)伏安法測(cè)定對(duì)苯二酚[J];理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè));2013年05期

5 Mingjia Han;Jianhuang Zeng;Jianwei Xia;Shijun Liao;;Effect of thermal treatment on structural change of anode electrocatalysts for direct methanol fuel cells[J];Particuology;2014年04期

6 童莉;王濤;王曉銳;王東;張新榮;;質(zhì)子交換膜燃料電池用增強(qiáng)型復(fù)合膜性能研究[J];上海航天;2013年06期

7 屈穎娟;李江濤;韓敏;楊曉慧;蘇敏剛;;介孔炭/納米金修飾玻碳電極的制備及其應(yīng)用研究[J];分析測(cè)試學(xué)報(bào);2014年11期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 朱科;質(zhì)子交換膜燃料電池Pt/C電催化劑和膜電極的研究[D];天津大學(xué);2005年

2 梁永民;質(zhì)子交換膜燃料電池抗CO電催化劑的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2006年

3 張生生;質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑及低溫環(huán)境適應(yīng)性研究[D];北京交通大學(xué);2007年

4 彭紅建;質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑Pt-Ru合金系的系統(tǒng)研究[D];中南大學(xué);2007年

5 張健;直接甲醇燃料電池膜電極的制備及電化學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

6 付小剛;石墨烯基氧還原催化劑的制備及其電催化性能研究[D];蘭州大學(xué);2013年

7 楊妍;幾種活性氧和DNA電化學(xué)傳感器研究[D];湖南大學(xué);2013年

8 薄祥潔;金屬納米粒子/介孔碳復(fù)合材料制備及電化學(xué)應(yīng)用研究[D];東北師范大學(xué);2013年

9 肖春輝;基于新型碳材料和室溫離子液體的電化學(xué)傳感研究[D];湖南大學(xué);2012年

10 項(xiàng)東;鐵基合金與氧化物納米粒子修飾有序介孔碳電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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3 馬麗;Au在質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑中的應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2007年

4 程年才;質(zhì)子導(dǎo)體保護(hù)（修飾）質(zhì)子交換膜燃料電池Pt/C催化劑制備及表征[D];武漢理工大學(xué);2007年

5 張春芳;碳納米管的制備及其對(duì)醇類的電催化氧化性能研究[D];北京化工大學(xué);2010年

6 盧琴;有序介孔碳/金屬酞菁協(xié)同催化降解染料的研究[D];浙江理工大學(xué);2013年

7 邸佳佳;兒茶酚胺類物質(zhì)的表面增強(qiáng)拉曼光譜分析[D];上海師范大學(xué);2013年

8 楊霄;有序介孔碳及其復(fù)合材料修飾電極的電化學(xué)（生物）傳感應(yīng)用[D];湘潭大學(xué);2013年

9 李萍;光誘導(dǎo)有機(jī)小分子電化學(xué)氧化行為研究[D];浙江大學(xué);2012年

10 陳露;pt基催化劑的制備及其對(duì)甲醇電催化性能的研究[D];安徽師范大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：729591