發(fā)布時間：2020-12-25 03:39

　　在燃料電池和水電解領域,氧還原反應(ORR,Oxygen Reduction Reaction)和氧析出反應(OER,Oxygen Evolution Reaction)是兩個關鍵的氧電極反應。在改善ORR和OER兩電極反應上,貴金屬Pt、Ir和Ru催化劑分別被證明是活性最好的ORR與OER電催化劑,然而貴金屬儲量少、成本高等缺陷已嚴重阻礙其在燃料電池和水電解領域的規(guī)�；瘧�。為開發(fā)適宜規(guī)�；瘧玫牡统杀靖咝阅躉RR和OER雙功能電催化劑,本文選取廉價含氮塑料作氮和碳前驅物制備氮摻雜多孔碳材料并對其ORR和OER電催化性能進行考察,同時對氮原子在碳網(wǎng)絡結構中的有效活性摻雜結構進行探討。具體的研究內容如下:(1)氮摻雜多孔碳材料的制備及其電催化性能研究以含氮塑料為主要原料,在惰性氣氛下采用快速熱解法制備廉價氮摻雜ORR和OER雙功能電催化劑,采用二氰二胺對材料中的氮物種和含量進行調節(jié),通過SEM、TEM、EDS及XPS等分析手段對所制得的材料進行結構形貌、元素含量等進行表征分析,并通過線性掃描伏安法和計時安培等電化學分析方法分別對催化劑的ORR和OER電催化活性和穩(wěn)定性等性能進行評價。所... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

氮的分子存在形態(tài)圖

N-BCE1（A）、N-BCE2（B）、N-BCE3（C）、N-BCE4（D）和N-BCE5（E、F）的SEM和TEM圖

碩士學位論文N-BCE1、N-BCE3 和 N-BCE5 的 XPS 總譜（A）和 Fe2p 譜圖以及 N-BCE1（C）、N-BCE3（B）和 N-BCE5（D）的 N1s 譜圖。從圖 3-3A 中可看到結合能約為 285.3eV 的 C1s 峰，400 eV 的 N1s 峰及 531.3 eV 的 O1s 峰。從圖 3-3B、C 和 D 中，可判斷出氮原子有效的摻入到了碳結構中，在結合能為 400 eV 時，NIs 峰可分為結合能約為 398.1 eV 的吡啶氮、400.8 eV 的石墨氮、399.2 eV 的吡咯氮以及結合能約為 401.9 eV 的氧化氮。本文又根據(jù)峰面積來分析不同樣品中氮物種所占比例的變化情況，結果如表 3-1，由表可知，N-BCE3 中吡啶氮的分布要高于 N-BCE1和N-BCE5，石墨氮的分布則小于N-BCE1和N-BCE5，吡咯氮的分布高于N-BCE5低于 N-BCE1，而氧化氮則低于 N-BCE5 高于 N-BCE1，這說明二氰二胺的加入會改變氮物種分布。與此同時，由于實驗中使用 Fe2(SO4)3作為催化劑，因此在XPS 能譜圖中會發(fā)現(xiàn)有 Fe2p 峰存在。Fe2p 峰在結合能為 706.6、720.0、712.0、724.0、710.7 和 725.2 eV 時分別被標記為 Feo2p3/2、Feo2p1/2、Fe2+2p3/2、Fe2+2p1/2、Fe3+2p3/2和 Fe3+2p1/2。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]The influence of the type of N dopping on the performance of bifunctional N-doped ordered mesoporous carbon electrocatalysts in oxygen reduction and evolution reaction[J]. Meng Li,Ziwu Liu,Fang Wang,Jinjin Xuan.  Journal of Energy Chemistry. 2017(03)
[2]堿性電解水析氫電極的研究進展[J]. 張開悅,劉偉華,陳暉,張博,劉建國,嚴川偉.  化工進展. 2015(10)

博士論文
[1]碳基納米復合結構非貴金屬氧電極反應雙功能催化劑[D]. 張世明.武漢大學 2014
[2]摻雜納米碳催化劑的制備及其氧還原催化作用的研究[D]. 莫再勇.華南理工大學 2013
[3]高性能及低鉑燃料電池催化劑的制備及研究[D]. 吳燕妮.華南理工大學 2010
[4]質子交換膜燃料電池Pt/C電催化劑和膜電極的研究[D]. 朱科.天津大學 2005

碩士論文
[1]非金屬摻雜功能碳材料電催化性能的研究[D]. 李猛.中國礦業(yè)大學 2017
[2]磷以及磷和鐵/鈷共摻雜碳材料作為氧氣還原電催化劑的研究[D]. 楊振榮.蘇州大學 2015
[3]有序介孔材料在燃料電池催化劑上的應用研究[D]. 沈敏.北京交通大學 2009



本文編號：2936887