本文關鍵詞：豬肝熱解制備氧還原催化劑的研究

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【摘要】：燃料電池具有能量轉換效率高、清潔無污染等優(yōu)勢,被認為是最具有開發(fā)前景的新能源技術。催化劑作為燃料電池的關鍵材料,仍需要以昂貴稀缺的貴金屬Pt為主體,這嚴重限制了燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化應用。因此,研發(fā)制備方法簡便、價格低廉且具有良好氧還原催化性能的M-N/C型催化劑(M為過渡金屬)對推進燃料電池商業(yè)化應用具有重要的意義。本論文創(chuàng)新性地首次選用價格低廉的生物質豬肝作為直接原材料,通過特殊的化學工藝,獲得了豬肝前驅體,并利用兩步熱解法、碳負載法和二氧化硅模板法制備了M-N/C型非貴金屬催化劑�？疾炝藷崽幚頊囟群突旌蠚怏w比例等因素對催化劑結構和電催化性能的影響,同時利用TG/DTG、SEM、XRD、XPS、ICP、Raman和氮氣等溫吸脫附測試等分析手段對催化劑的組成、物相結構以及表面形貌等進行了表征。使用循環(huán)伏安法(CV)、線性電位掃描伏安法(LSV)、計時電流法(i-t)等電化學測試手段對催化劑的氧還原催化活性、穩(wěn)定性和抗甲醇性能進行了評價。實驗研究結果表明,通過二氧化硅模板法所制備的催化劑明顯優(yōu)于Alfa-Aesar公司的商品化Pt/C催化劑,特別是催化劑的穩(wěn)定性和抗甲醇性能比較優(yōu)異。本項研究結果有望為開發(fā)商用價值的燃料電池陰極氧還原非貴金屬催化劑提供新思路。
【關鍵詞】：燃料電池 氧還原反應 M-N/C型催化劑 豬肝 二氧化硅模板法
【學位授予單位】：福建師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-4
• 中文文摘4-10
• 緒論10-28
• 0.1 引言10-11
• 0.2 燃料電池概述11-14
• 0.2.1 燃料電池的發(fā)展歷程11-12
• 0.2.2 燃料電池的工作原理及分類12-14
• 0.3 燃料電池陰極氧還原催化劑的研究現(xiàn)狀14-17
• 0.3.1 陰極氧還原反應的機理14-16
• 0.3.2 陰極氧還原催化劑的分類16-17
• 0.4 非貴金屬催化劑的研究現(xiàn)狀17-25
• 0.4.1 非貴金屬大環(huán)化合物催化劑17-20
• 0.4.2 導電聚合物類非貴金屬催化劑20-23
• 0.4.3 生物質類非貴金屬催化劑23-25
• 0.5 本論文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容25-28
• 0.5.1 選題依據(jù)和意義25-26
• 0.5.2 本論文研究內(nèi)容26-28
• 第一章 豬肝熱解制備氧還原催化劑28-44
• 1.1 引言28-29
• 1.2 實驗部分29-33
• 1.2.1 實驗試劑與原料29
• 1.2.2 實驗儀器29-30
• 1.2.3 豬肝熱解制備氧還原催化劑30-31
• 1.2.4 催化劑的物理表征31-32
• 1.2.5 氧還原催化劑的催化活性測試32-33
• 1.2.5.1 電解池構造32
• 1.2.5.2 工作電極的制備32
• 1.2.5.3 氧還原催化劑的電化學測試32-33
• 1.3 結果與討論33-42
• 1.3.1 豬肝前驅體TG/DTG分析33-34
• 1.3.2 熱解溫度對制備氧還原催化劑的催化性能評估34-38
• 1.3.2.1 一步熱解法制備氧還原催化劑34-35
• 1.3.2.2 兩步熱解法制備氧還原催化劑35-38
• 1.3.3 氧還原催化劑的表征38-42
• 1.3.3.1 XRD、SEM譜圖分析38-39
• 1.3.3.2 氮氣吸附曲線譜圖分析39-41
• 1.3.3.3 XPS譜圖分析41-42
• 1.4 本章小結42-44
• 第二章 碳載豬肝催化劑的制備及其催化性能研究44-58
• 2.1 引言44-45
• 2.2 實驗部分45-49
• 2.2.1 實驗試劑與原料45
• 2.2.2 實驗儀器45-46
• 2.2.3 碳載豬肝催化劑的制備46-47
• 2.2.4 催化劑的物理表征47
• 2.2.4.1 X-射線粉末衍射儀(XRD)47
• 2.2.4.2 掃描電子顯微鏡測試(SEM)47
• 2.2.4.3 孔結構測試47
• 2.2.4.4 X-射線光電子能譜儀(XPS)47
• 2.2.5 氧還原催化劑的催化活性評估47-49
• 2.2.5.1 電解池構造47-48
• 2.2.5.2 工作電極的制備48
• 2.2.5.3 氧還原催化劑的電化學測試48-49
• 2.3 結果與討論49-56
• 2.3.1 催化劑的物理表征49-53
• 2.3.1.1 XRD、SEM譜圖分析49-50
• 2.3.1.2 氮氣吸附曲線譜圖分析50-51
• 2.3.1.3 XPS譜圖分析51-53
• 2.3.2 催化劑的電化學性能測試53-56
• 2.4 本章小結56-58
• 第三章 模板法制備生物質介孔碳催化劑58-76
• 3.1 引言58-59
• 3.2 實驗部分59-63
• 3.2.1 實驗試劑與原料59
• 3.2.2 實驗儀器59-60
• 3.2.3 模板法制備生物質介孔碳催化劑60-61
• 3.2.4 催化劑的物理表征61-62
• 3.2.4.1 X-射線粉末衍射儀(XRD)61
• 3.2.4.2 掃描電子顯微鏡測試(SEM)61
• 3.2.4.3 孔結構測試61
• 3.2.4.4 X-射線光電子能譜儀(XPS)61-62
• 3.2.4.5 拉曼光譜分析(Raman)62
• 3.2.5 催化劑ORR電催化活性測試62-63
• 3.2.5.1 電解池構造62
• 3.2.5.2 工作電極的制備62
• 3.2.5.3 催化劑ORR電化學測試62-63
• 3.3 結果與討論63-75
• 3.3.1 催化劑的表征63-70
• 3.3.1.1 XRD、SEM譜圖分析64-65
• 3.3.1.2 XPS譜圖分析65-67
• 3.3.1.3 氮氣吸附曲線譜圖分析67-69
• 3.3.1.4 拉曼光譜分析69-70
• 3.3.2 催化劑的氧還原催化性能測試與分析70-75
• 3.3.2.1 催化活性的初步探索70-71
• 3.3.2.2 催化劑的動力學特性71-72
• 3.3.2.3 催化劑的穩(wěn)定性及抗甲醇性能72-75
• 3.4 本章小結75-76
• 第四章 結論與展望76-78
• 參考文獻78-88
• 攻讀學位期間承擔的科研任務和主要成果88-90
• 致謝90-92
• 個人簡歷92-96

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本文編號：1114561