本文關(guān)鍵詞：低溫燃料電池低鉑及非鉑催化劑的制備和研究

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【摘要】：低溫燃料電池具有比能量高、燃料存儲攜帶方便、環(huán)境污染小等優(yōu)點,被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的移動電源之一。電催化劑是低溫燃料電池的關(guān)鍵材料之一,其活性、穩(wěn)定性、成本和抗毒性嚴(yán)重制約了低溫燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進程。本文首先利用NH3分子的絡(luò)合作用來控制晶體的成核與生長,利用還原的氧化石墨烯載體的支撐與“錨定”作用,合成了具有規(guī)整形貌的多面體納米晶Pd-Pt/rGO復(fù)合材料;結(jié)合TEM和HRTEM表征,研究了Pd/Pt原子比和載體的表面狀態(tài)對催化劑形貌、活性和抗毒化性能的影響。研究結(jié)果表明,具有規(guī)整形貌的Pd-Pt納米晶能暴露出更多的活性晶面,對氧還原反應(yīng)有較高的催化活性和抗甲醇毒化性能。其次,基于硫化錳良好的氧化還原反應(yīng)和還原的氧化石墨烯對氧原子適宜的吸附/脫附性能,合成了具有新穎結(jié)構(gòu)的復(fù)合型催化劑硫化錳納米管(MnS-NT@rGO)。電化學(xué)測試結(jié)果表明,MnS-NT@rGO具有比商業(yè)化Pt/C更優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性,對甲醇氧化反應(yīng)完全惰性。最后,利用質(zhì)軟、富含氮等雜原子的茄子作為前驅(qū)體,通過氫氧化鉀活化制得了孔密集且均勻分布的多孔碳;結(jié)合XPS譜圖研究了金屬催化劑和外加氮源對納米碳中氮含量以及碳氮鍵的影響。研究結(jié)果表明,金屬具有固氮作用,外加氮源會增加納米碳中的氮含量。在催化活性方面納米碳具有較好的活性,且對甲醇氧化反應(yīng)完全惰性。
【關(guān)鍵詞】：低溫燃料電池 Pd-Pt催化劑 非鉑催化劑 氧化還原反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(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5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 引言10-13
• 1.2 低溫燃料電池簡介13-15
• 1.2.1 低溫燃料電池的工作原理13-14
• 1.2.2 低溫燃料電池陰極反應(yīng)和反應(yīng)原理14-15
• 1.3 低溫燃料電池陰極反應(yīng)催化劑的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.1 Pt基催化劑15
• 1.3.2 過渡金屬化合物類催化劑15-16
• 1.3.3 雜原子摻雜納米碳類催化劑16
• 1.3.4 導(dǎo)電聚合物類催化劑16
• 1.4 本論文的研究思路和主要內(nèi)容16-18
• 第2章 實驗方法18-22
• 2.1 實驗原料和儀器18-19
• 2.1.1 實驗原料及試劑18
• 2.1.2 實驗儀器18-19
• 2.2 催化劑的物理性能表征19-21
• 2.2.1 X射線衍射(XRD)表征19
• 2.2.2 透射電鏡(TEM)表征19-20
• 2.2.3 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)表征20
• 2.2.4 比表面積和孔徑分布表征20
• 2.2.5 拉曼光譜分析20-21
• 2.3 催化劑的催化性能表征21-22
• 第3章 無模板劑合成Pt基催化劑及催化性能的研究22-40
• 3.1 引言22-24
• 3.2 多面Pd-Pt@rGO納米晶的制備24-25
• 3.2.1 載體氧化石墨烯(GO)的制備24
• 3.2.2 Pd-Pt@r GO納米晶的制備24-25
• 3.3 催化劑載體的透射電鏡分析25-26
• 3.4 催化劑載體的拉曼分析26
• 3.5 催化劑材料XRD分析26-28
• 3.6 催化劑材料透射電鏡分析28-34
• 3.7 催化劑活性測試評價34-36
• 3.8 催化劑抗甲醇毒化性能36-38
• 3.9 本章小結(jié)38-40
• 第4章 過渡金屬硫化物類催化劑的制備及催化性能的研究40-58
• 4.1 引言40-42
• 4.2 MnS@rGO雙功能催化劑的制備42-43
• 4.2.1 載體氧化石墨烯(GO)的制備42
• 4.2.2 MnS@rGO雙功能催化劑的制備42-43
• 4.3 MnS@rGO催化劑的XRD分析43-44
• 4.4 MnS@rGO催化劑的掃描及透射電鏡分析44-47
• 4.5 MnS@rGO催化劑的比表面積分析47-49
• 4.6 MnS@rGO催化劑的XPS分析49
• 4.7 MnS@rGO催化劑的電化學(xué)表征分析49-54
• 4.8 MnS@rGO催化劑的抗甲醇中毒性能和穩(wěn)定性研究54-57
• 4.9 本章小結(jié)57-58
• 第5章 納米碳類催化劑的制備及催化性能的研究58-66
• 5.1 引言58-59
• 5.2 多孔碳催化劑的制備59-60
• 5.3 多孔碳催化劑XRD分析60
• 5.4 多孔碳催化劑紅外譜圖分析60-61
• 5.5 多孔碳催化劑透射和掃描電鏡分析61-62
• 5.6 多孔碳催化劑XPS分析62-63
• 5.7 多孔碳催化劑電化學(xué)分析63-65
• 5.8 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果78-80
• 致謝80

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本文編號：1128929