過渡金屬/碳復(fù)合陰極材料的制備及電催化性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-10-31 08:33
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,全球能源危機(jī)和環(huán)境惡化這兩個(gè)問題日益嚴(yán)重,已經(jīng)得到了社會的廣泛關(guān)注。燃料電池（Fuel Cells）具有轉(zhuǎn)換效率高,功率密度高,運(yùn)行安靜,無污染等優(yōu)點(diǎn)可以更好的解決能源短缺。催化濕空氣氧化（CWAO）是最經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的高級氧化工藝之一。由于碳材料具有廣泛的可用性,環(huán)境可接受性,耐腐蝕性和獨(dú)特的表面性能,因此是制備催化劑的理想選擇。但由于碳材料的電化學(xué)性能較差,以及貴金屬的成本高昂,近年來在碳材料上負(fù)載過渡金屬提高材料的電化學(xué)活性已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。本文通過簡便的低溫水熱法制備鈷和氮共摻雜的還原石墨烯氧化（Co-N-rGO）復(fù)合物。結(jié)構(gòu)表征顯示鈷和氮是通過形成C-N和Co-O-C共價(jià)鍵,共同連接到rGO片上。循環(huán)伏安法和線性掃描伏安法表明與rGO,Co-rGO和N-rGO相比,Co-N-rGO復(fù)合材料具有較高的氧還原反應(yīng)（ORR）電催化活性和四電子選擇性。此外,Co-N-rGO復(fù)合材料在堿性介質(zhì)中與商業(yè)Pt/C催化劑相比具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和甲醇耐受性。鈷或氮與rGO之間的強(qiáng)共價(jià)鍵不僅能夠?qū)崿F(xiàn)鈷,氮和rGO在催化中的有效協(xié)同作用,也確保了復(fù)合催化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。Co-N-rGO具...
【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
rGO(a),Co-rGO(b),N-rGO(c)和Co-N-rGO(d)的SEM照片
合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文劑的形態(tài)(圖 3.2)。這些圖像中顯示制備的催化劑具有片層褶皺的石墨烯形貌，表明氧化石墨的氧化程度比較充分。除此之外，與沒有 N 摻雜的催化劑相比，N-rGO和Co-N-rGO顯示出更緊湊的多層結(jié)構(gòu)，圖3.2d為Co-N-rGO催化劑的SEM照片，與其他未摻雜金屬的催化劑相比較，可以看出 Co-N-rGO 催化劑為納米片狀相互堆垛的石墨烯，并且石墨烯片層結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的彎曲、褶皺。最后通過 SEM 圖像可以發(fā)現(xiàn)，在 Co-rGO 催化劑的 rGO 表面上發(fā)現(xiàn)了分散的 Co3O4納米顆粒，但在Co-N-rGO 的 SEM 圖像中未發(fā)現(xiàn)明顯的顆粒。(a) (b) (c)
圖 4.2 Ni@NiO/GFFig.4.2 (a,b) SEM圖 4.2a 和 b 顯示了催化劑的粒在石墨氈纖維上以納米顆粒的形式分散于 100 nm。圖 4.2c 和 d 中顯示了高分辨率條紋，其面間距離為 0.203層也觀察到格子條紋，納米粒子的晶面間距為匹配(JSPDS 47e1049)。因此出金屬 Ni 表面附有一層超薄層為了做對比試驗(yàn)，將制得的制得 Ni/GF 催化劑。圖 4.載體，而44.5°，51.9°和76.4°將制得的 Ni@NiO/GF 催化劑在空氣氣氛下劑，圖 4.3b 結(jié)果顯示 NiO復(fù)合材料的(a,b)SEM 圖片和(c,d) TEM 圖片b) and (c,d) TEM imagesof the Ni@NiO/GFcomposite.SEM 圖像。在 Ni@NiO/GF 復(fù)合材料中纖維上以納米顆粒的形式分散。在 TEM 圖像中，這些納米顆粒直徑低TEM 圖像，其清楚地揭示了一組晶面nm，對應(yīng)于金屬 Ni 的(111)面(JCPDS，04e0850納米粒子的晶面間距為 0.242 nm，與 NiO 相因此，考慮到金屬 Ni 易于在空氣中氧化這一事實(shí)表面附有一層超薄層，超薄層為 NiO 的催化劑形式[90]。將制得的Ni@NiO/GF催化劑在H2氣氛下，700℃4.3a 為 Ni/GF 的 XRD，其中 2θ 值為 25.0°處的三個(gè)衍射峰是典型的立方Ni相(JCPDS催化劑在空氣氣氛下，350℃下煅燒 1 h，制得Ox/GF 的催化劑負(fù)載了六方體 Ni2O3和立方體復(fù)合材料中，金屬顆這些納米顆粒直徑低其清楚地揭示了一組晶面04e0850)。在外(111)平面完全易于在空氣中氧化這一事實(shí)，我們提下煅燒1 h，的寬峰屬于 GF，04-0850)。制得 NiOx/GF 催化NiO 結(jié)構(gòu)，
本文編號：3467807
【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
rGO(a),Co-rGO(b),N-rGO(c)和Co-N-rGO(d)的SEM照片
合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文劑的形態(tài)(圖 3.2)。這些圖像中顯示制備的催化劑具有片層褶皺的石墨烯形貌，表明氧化石墨的氧化程度比較充分。除此之外，與沒有 N 摻雜的催化劑相比，N-rGO和Co-N-rGO顯示出更緊湊的多層結(jié)構(gòu)，圖3.2d為Co-N-rGO催化劑的SEM照片，與其他未摻雜金屬的催化劑相比較，可以看出 Co-N-rGO 催化劑為納米片狀相互堆垛的石墨烯，并且石墨烯片層結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的彎曲、褶皺。最后通過 SEM 圖像可以發(fā)現(xiàn)，在 Co-rGO 催化劑的 rGO 表面上發(fā)現(xiàn)了分散的 Co3O4納米顆粒，但在Co-N-rGO 的 SEM 圖像中未發(fā)現(xiàn)明顯的顆粒。(a) (b) (c)
圖 4.2 Ni@NiO/GFFig.4.2 (a,b) SEM圖 4.2a 和 b 顯示了催化劑的粒在石墨氈纖維上以納米顆粒的形式分散于 100 nm。圖 4.2c 和 d 中顯示了高分辨率條紋，其面間距離為 0.203層也觀察到格子條紋，納米粒子的晶面間距為匹配(JSPDS 47e1049)。因此出金屬 Ni 表面附有一層超薄層為了做對比試驗(yàn)，將制得的制得 Ni/GF 催化劑。圖 4.載體，而44.5°，51.9°和76.4°將制得的 Ni@NiO/GF 催化劑在空氣氣氛下劑，圖 4.3b 結(jié)果顯示 NiO復(fù)合材料的(a,b)SEM 圖片和(c,d) TEM 圖片b) and (c,d) TEM imagesof the Ni@NiO/GFcomposite.SEM 圖像。在 Ni@NiO/GF 復(fù)合材料中纖維上以納米顆粒的形式分散。在 TEM 圖像中，這些納米顆粒直徑低TEM 圖像，其清楚地揭示了一組晶面nm，對應(yīng)于金屬 Ni 的(111)面(JCPDS，04e0850納米粒子的晶面間距為 0.242 nm，與 NiO 相因此，考慮到金屬 Ni 易于在空氣中氧化這一事實(shí)表面附有一層超薄層，超薄層為 NiO 的催化劑形式[90]。將制得的Ni@NiO/GF催化劑在H2氣氛下，700℃4.3a 為 Ni/GF 的 XRD，其中 2θ 值為 25.0°處的三個(gè)衍射峰是典型的立方Ni相(JCPDS催化劑在空氣氣氛下，350℃下煅燒 1 h，制得Ox/GF 的催化劑負(fù)載了六方體 Ni2O3和立方體復(fù)合材料中，金屬顆這些納米顆粒直徑低其清楚地揭示了一組晶面04e0850)。在外(111)平面完全易于在空氣中氧化這一事實(shí)，我們提下煅燒1 h，的寬峰屬于 GF，04-0850)。制得 NiOx/GF 催化NiO 結(jié)構(gòu)，
本文編號：3467807
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