本文關(guān)鍵詞：一維無機(jī)納米材料的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 直接甲醇燃料電池 陽極催化劑 二氧化鈦 納米復(fù)合材料 甲醇催化氧化

【摘要】：直接甲醇燃料電池(DMFC)因能量密度高、設(shè)備簡單及環(huán)境友好等眾多優(yōu)點(diǎn)使其在可再生能源方面有著潛在的應(yīng)用并受到越來越多研究者的關(guān)注。Pt基催化劑一直被認(rèn)為是催化氧化甲醇活性最好的催化劑,而目前使用的Pt基陽極材料普遍存在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率低、易中毒及燃料滲透等突出問題。為解決以上問題,本論文開展了有關(guān)金屬氧化物TiO2納米纖維作DMFC陽極Pt基催化劑載體材料的研究,有望DMFC陽極材料的電催化性能得到進(jìn)一步改善并加速實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。本論文主要工作有：1.以TiO2納米纖維為催化載體,研究了不同催化活性組分下催化劑的催化性能。通過靜電紡絲技術(shù)并高溫煅燒得到TiO2納米纖維,應(yīng)用浸漬還原法制得含不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Pt納米顆粒的Pt/TiO2納米纖維催化劑。對各催化劑進(jìn)行化學(xué)組成、晶型測定和微觀表面狀態(tài)等結(jié)構(gòu)表征；并以甲醇小分子為探針,測試所制備的電極材料對甲醇的電催化氧化活性。測試結(jié)果顯示,Pt/TiO2納米纖維催化劑具有良好的催化氧化甲醇活性及穩(wěn)定性,但其抗中毒能力弱于21w/%Pt/TiO2納米纖維催化劑。2.研究不同催化載體對甲醇電催化氧化性能的影響,本實(shí)驗(yàn)以商業(yè)TiO2納米微球(P25)為載體,制備了Pt質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近的Pt/P25催化劑。測試了Pt/TiO2和Pt/P25催化劑的微觀結(jié)構(gòu),并比較了含相同催化活性組分的Pt/TiO2、Pt/P25和商業(yè)Pt/C催化劑催化氧化甲醇的性能。實(shí)驗(yàn)表明,Pt/TiO2納米纖維催化劑具有良好的甲醇催化活性和穩(wěn)定性,但P25作催化載體時(shí)催化劑的抗中毒能力最好。3.采用改性的Hummers法制備了氧化石墨烯(GD),并將其摻入TiO2納米纖維中得到含不同GO量的TiO2-GO納米復(fù)合材料,于無氧環(huán)境下高溫煅燒得到系列TiO2-RGO材料,將其作為載體,通過浸漬還原法制得系列10w/%Pt/TiO2-RGO(X)催化劑。隨后,將所制備的10wt%Pt/TiO2-RGO(X)催化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征及常規(guī)電化學(xué)測試,結(jié)果表明,系列催化劑中Pt/TiO2-RGO (0.03)具有Pt、TiO2和RGO三者間獨(dú)特的“三相連接”結(jié)構(gòu),使得該催化劑催化氧化甲醇性能最佳,但其抗中毒能力弱于相同Pt含量的Pt/TiO2納米纖維催化劑。
【關(guān)鍵詞】：直接甲醇燃料電池 陽極催化劑 二氧化鈦 納米復(fù)合材料 甲醇催化氧化
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 燃料電池概述10-12
• 1.2.1 燃料電池的工作原理10-11
• 1.2.2 燃料電池的特點(diǎn)11-12
• 1.2.3 燃料電池的分類12
• 1.2.4 燃料電池的應(yīng)用12
• 1.3 直接甲醇燃料電池(DMFC)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 直接甲醇燃料電池工作原理13-14
• 1.3.2 直接甲醇燃料電池面臨的問題14
• 1.4 直接甲醇燃料電池陽極催化劑研究14-21
• 1.4.1 陽極電催化機(jī)理15-16
• 1.4.2 陽極催化劑分類16-17
• 1.4.3 陽極催化劑載體研究17-20
• 1.4.4 Pt基陽極催化劑的制備方法20-21
• 1.5 TiO_2簡介21-24
• 1.5.1 TiO_2納米材料的制備方法22-23
• 1.5.2 TiO_2納米材料在DMFC中的應(yīng)用23-24
• 1.6 選題依據(jù)及研究意義24-26
• 第二章 Pt/TiO_2納米纖維的構(gòu)筑及其甲醇電催化性能研究26-40
• 2.1 研究背景26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分26-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器26-27
• 2.2.2 Pt/TiO_2納米纖維催化劑的制備27-28
• 2.2.3 催化電極的制備28
• 2.2.4 催化劑性能表征28-30
• 2.3 結(jié)果與討論30-38
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)表征30-33
• 2.3.2 電化學(xué)表征33-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第三章 Pt基催化劑載體對甲醇電催化活性的影響40-48
• 3.1 研究背景40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分40-41
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器40-41
• 3.2.2 催化劑的制備41
• 3.3 結(jié)果與討論41-46
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)表征41-43
• 3.3.2 電化學(xué)表征43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第四章 RGO修飾的TiO_2納米纖維Pt催化載體的制備及其電催化甲醇性能研究48-60
• 4.1 研究背景48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分48-50
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器48-49
• 4.2.2 催化劑的制備49-50
• 4.3 結(jié)果與討論50-58
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)表征50-54
• 4.3.2 電化學(xué)測試54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 全文總結(jié)與展望60-62
• 5.1 全文總結(jié)60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-72
• 致謝72-73
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表論文73

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