本文關(guān)鍵詞：吡啶氮自摻雜非貴金屬燃料電池催化劑的研究

  更多相關(guān)文章： 雙亞胺吡啶 氧還原反應(yīng) 非貴金屬催化劑 包覆材料 氮摻雜鐵摻雜 鈷摻雜

【摘要】：陰極氧還原催化劑是影響燃料電池工作效率的關(guān)鍵因素。目前主要使用鉑基等貴金屬材料作為有效的氧還原催化劑。雖然鉑基氧還原催化劑實(shí)現(xiàn)了很大發(fā)展,但由于鉑資源有限,成本高昂而嚴(yán)重限制了燃料電池大規(guī)模應(yīng)用。因此,開發(fā)出低成本、高效的非貴金屬氧還原催化劑成為了目前的研究熱點(diǎn)。制備性能與Pt基催化劑相當(dāng)?shù)姆琴F金屬氧還原催化劑是目前重要的研究方向。本論文提出了一種新型制備高效、穩(wěn)定非貴金屬催化劑的制備方法。該方法通過熱解雙亞胺吡啶金屬基聚合物制備非貴金屬氧還原劑。在這種方法中,主要通過2,6-二乙�；拎づc多胺發(fā)生Schiff堿縮合反應(yīng),得到具有對二價(jià)金屬離子如鐵、鈷、鎳有強(qiáng)絡(luò)合能力的三齒型雙亞胺吡啶配體聚合物。并以此聚合物通過熱裂解的方式成功地制備出多種高性能的氧還原催化劑。與已經(jīng)報(bào)道的方法相比,這是一種新的通過選擇多胺單體制備非貴金屬氧還原催化劑方法,具體如下:通過2,6-二乙�；拎�,對苯二胺單體,在惰性氣氛與溶液中酰亞胺脫水聚合,與氯化亞鐵絡(luò)合制備過渡金屬雙亞胺吡啶前驅(qū)體,熱解得到Fe/DPA-PPA催化劑,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):Fe3C與摻氮碳材料形成包覆結(jié)構(gòu),Fe3C粒徑尺寸在20-50 nm。比起鉑碳催化劑,在0.1 MKOH溶液中,Fe/DPA-PPA擁有更高的催化性能,其起峰電位達(dá)1.07 V,半波電位達(dá)0.88 V,在0.5 M H2SO4溶液中性能略差,其起峰電位僅為0.88 V,半波電位僅為0.72V;在0.6 V-1.0V間,經(jīng)過10,000圈循環(huán)加速后,依然保持穩(wěn)定的電催化性能。通過2,6-二乙酰基吡啶,三聚氰胺單體,在惰性氣氛和溶液中酰亞胺脫水聚合,分別與氯化亞鐵,六水合氯化鈷絡(luò)合制備過渡金屬雙亞胺吡啶前驅(qū)體,熱解得到Fe-C-N,Co-C-N催化劑,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):這類催化劑擁有4 atom%以上的氮含量,在酸性和堿性中同時表現(xiàn)出良好的氧還原催化活性和循環(huán)穩(wěn)定性,特別是在0.1MKOH溶液中,Fe-C-N和Co-C-N的起峰電位分別達(dá)1.04 V,1.03 V,半波電位分別達(dá)0.88 V,0.85 V;經(jīng)過10,000圈循環(huán)加速后,Fe-C-N半波電位的衰減率僅為2.9%,Co-C-N半波電位的衰減率僅為4.7%。說明這是一種有效的制備高性能非貴金屬氧還原催化劑的方法。
【關(guān)鍵詞】：雙亞胺吡啶 氧還原反應(yīng) 非貴金屬催化劑 包覆材料 氮摻雜鐵摻雜 鈷摻雜
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11-18
• 1.1.1 質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀及原理11-14
• 1.1.2 貴金屬氧還原催化劑的發(fā)展14-15
• 1.1.3 非貴金屬氧還原催化劑的發(fā)展15-18
• 1.2 本論文的工作思路及主要內(nèi)容18-19
• 第二章 實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與方法19-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)藥品20-21
• 2.3 實(shí)驗(yàn)表征21-23
• 2.3.1 物理表征21
• 2.3.2 電化學(xué)表征21-23
• 第三章 雙亞胺吡啶基摻鐵非貴金屬氧還原催化劑23-40
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分23-24
• 3.2 結(jié)果與討論24-37
• 3.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)和粉末X-射線衍射(XRD)分析24-25
• 3.2.2 拉曼光譜(Raman)和比表面分析25-28
• 3.2.3 X-射線光電子能譜(XPS)和透射電子顯微鏡(TEM)分析28-33
• 3.2.4 循環(huán)伏安曲線(CV)分析33
• 3.2.5 線性伏安掃描曲線(LSV)分析33-37
• 3.3 小結(jié)37-40
• 第四章 三聚氰胺吡啶基絡(luò)合鐵、鈷的非貴金屬氧還原催化劑40-63
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分40-42
• 4.2 結(jié)果與討論42-60
• 4.2.1 粉末X-射線衍射(XRD)分析42
• 4.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)分析42-48
• 4.2.3 X-射線光電子能譜(XPS)分析48-50
• 4.2.4 拉曼光譜(Raman)分析50-51
• 4.2.5 比表面分析51-53
• 4.2.6 電化學(xué)表征53-60
• 4.3 小結(jié)60-63
• 第五章 結(jié)論與展望63-66
• 參考文獻(xiàn)66-81
• 致謝81-83
• 攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果83

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;在國產(chǎn)釩催化劑上二氧化硫接氣過程的熱效應(yīng)的初步考察[J];硫酸工業(yè);1979年S1期

2 李大東;;催化劑評選技術(shù)(上)[J];石油煉制與化工;1981年06期

3 吳廣林;;硫化物對氨催化劑活性的影響及其防止辦法[J];化肥工業(yè);1981年03期

4 劉瑞寰;;鈷催化劑代鉑生產(chǎn)硝酸幾個問題的討論[J];化肥工業(yè);1981年05期

5 ;A_(110-1)型催化劑使用小結(jié)[J];氮肥技術(shù);1981年01期

6 ;低流體阻力釩催化劑的研制[J];硫酸工業(yè);1983年02期

7 戴鶴松;;使用維護(hù)好化肥催化劑以節(jié)能降耗[J];江蘇化工;1983年02期

8 馮孝庭;;轉(zhuǎn)化催化劑的研究開發(fā)與使用[J];天然氣化工(C1化學(xué)與化工);1985年06期

9 豐定豪;王文祥;;氨合成球形催化劑的工業(yè)使用[J];小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù);1986年05期

10 劉忠恕;;中變(低溫)催化劑的合理使用與節(jié)能[J];氮肥技術(shù);1986年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 王琦;王樹榮;高翔;駱仲泱;岑可法;;SCR脫硝催化劑的性能試驗(yàn)研究[A];中國動力工程學(xué)會第三屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

2 蔣煒;梁斌;;整體式釩催化劑的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)[A];第1屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2004年

3 黃元福;;全低變催化劑非氧化卸出的實(shí)踐[A];全國化肥工業(yè)技術(shù)交流會論文資料集[C];2004年

4 余東洋;;淺談預(yù)變爐催化劑更換方式[A];第十屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2013年

5 余東洋;;淺談預(yù)變爐催化劑更換方式[A];第十屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2013年

6 楊學(xué)萍;;丙烯酸合成催化劑及工藝開發(fā)進(jìn)展[A];第2屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 全榮;高效利用焦?fàn)t煤氣中氫的技術(shù)研究[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉芳芳;生物質(zhì)衍生摻雜碳基催化劑的制備及其氧還原電催化性能的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 蔡雯佳;甲烷二氧化碳重整反應(yīng)催化劑的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 李翔;Pt/CNTs催化劑的甲醇氧化和氧還原電催化機(jī)制及其鎳、鈷磷化物改性[D];華南理工大學(xué);2015年

4 彭洪亮;摻雜碳基催化劑的制備及其氧還原性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 羅凡;低溫燃料電池高活性高穩(wěn)定性鉑基催化劑的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

6 閆星旭;電紡Fe-N-C:O納米纖維電催化氧氣還原反應(yīng)的性能和機(jī)理[D];清華大學(xué);2015年

7 黃榮;有序硅鋁基催化劑協(xié)同低溫等離子體氧化甲苯[D];華南理工大學(xué);2016年

8 曲瑞杴;新型寬溫度窗口催化劑選擇性催化還原NO_x的機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2017年

9 吳燕妮;高性能及低鉑燃料電池催化劑的制備及研究[D];華南理工大學(xué);2010年

10 初園園;直接甲醇燃料電池陽極Pt基催化劑可控合成及性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉春紅;醋酸甲酯加氫制醇Cu-Zn-Al催化劑的性能研究[D];西安石油大學(xué);2015年

2 張璐;Au/CuO-CeO_2催化劑用于CO優(yōu)先氧化反應(yīng)性能及活性位的研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

3 李昊;Ce-Ti-W-O_x體系催化劑的制備及其NH_3-SCR性能研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

4 卜興軍;甲醇電化學(xué)氧化催化劑的研究[D];浙江大學(xué);2015年

5 葛余俊;鈷、氮摻雜多孔碳作為氧還原催化劑的研究[D];浙江大學(xué);2015年

6 趙卉茹;亞氧化鈦負(fù)載Pt、Pd和Pt-Tb催化劑對甲酸電氧化的催化性能研究[D];河南師范大學(xué);2015年

7 訾玲華;結(jié)構(gòu)化催化劑內(nèi)多相流流動及傳質(zhì)性能模擬研究[D];北京化工大學(xué);2015年

8 姜倩;直接乙醇燃料電池低鉑三組元催化劑的制備及其催化性能的研究[D];北京化工大學(xué);2015年

9 李鑫;柴油機(jī)SCR催化劑結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化研究[D];大連海事大學(xué);2014年

10 劉豐國;多孔地聚物催化劑的制備及其催化脫水氧化性能的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號：1020735