對(duì)于燃料電池和金屬空氣電池等能量轉(zhuǎn)換裝置,氧氣還原反應(yīng)（ORR）至關(guān)重要。在這些能量裝置中,氮原子摻雜的碳材料被認(rèn)為是最重要的氧氣還原催化劑。在本文中,通過(guò)熱解法制備了兩種高效的鐵與氮雙摻雜的非貴金屬氧氣還原催化劑（Fe-N/AC和Fe₃O₄/N-AC）;采用兩步法合成了一種高效的非金屬氧氣還原催化劑——氮摻雜的多孔碳納米片（N-PCNPs）。通過(guò)SEM、TEM、XRD、XPS和Raman對(duì)制備的復(fù)合物進(jìn)行了表征。采用電化學(xué)方法,包括CV、RDE、RRDE和i-t對(duì)復(fù)合物進(jìn)行了電化學(xué)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明:Fe-N/AC在堿性介質(zhì)中具有較好的催化活性,Fe₃O₄/N-AC和N-PCNPs在酸性和堿性介質(zhì)中都具有良好的催化活性。此外,制備的所有催化劑的ORR反應(yīng)過(guò)程都是4電子過(guò)程,并且都具有良好的抗甲醇性和較好的穩(wěn)定性。因此,在直接甲醇燃料電池（DMFCs）中,我們制備的價(jià)格低廉且高效的陰極催化劑具有潛在的應(yīng)用前景。 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 燃料電池的分類
    1.2 直接甲醇燃料電池
        1.2.1 直接甲醇燃料電池的簡(jiǎn)介
        1.2.2 直接甲醇燃料電池的工作原理
        1.2.3 直接甲醇燃料電池(DMFCs)的陰極催化劑
    1.3 本課題的意義和內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)所需溶液的制備
        2.1.4 工作電極的制備
    2.2 實(shí)驗(yàn)表征方法
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 X-射線粉末衍射(XRD)
        2.2.4 氮吸附比表面測(cè)試(BET)
        2.2.5 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.2.6 拉曼光譜分析(Raman)
        2.2.7 電化學(xué)表征
第三章 Fe-N/AC作為高效的堿性體系氧氣還原反應(yīng)催化劑
    3.1 實(shí)驗(yàn)部分
        3.1.1 Fe-N/AC復(fù)合物的制備
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 Fe-N/AC的形貌表征
        3.2.2 Raman測(cè)試
        3.2.3 XRD測(cè)試
        3.2.4 XPS測(cè)試
        3.2.5 在堿性溶液中電化學(xué)測(cè)試
    3.3 小結(jié)
第四章 Fe_3O_4/N-AC作為高效的酸堿性體系氧氣還原反應(yīng)催化劑
    4.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.1.1 Fe_3O_4/N-AC復(fù)合物的制備
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 Fe_3O_4/N-AC的形貌表征
        4.2.2 Raman和XRD測(cè)試
        4.2.3 XPS測(cè)試
        4.2.4 在堿性溶液中電化學(xué)測(cè)試
        4.2.5 在酸性溶液中電化學(xué)測(cè)試
    4.3 小結(jié)
第五章 氮摻雜的多孔碳納米片(N-PCNPs)作為高效的酸堿體系氧氣還原反應(yīng)催化劑
    5.1 實(shí)驗(yàn)部分
        5.1.1 N-PCNPs復(fù)合物的制備
    5.2 結(jié)果與討論
        5.2.1 N-PCNPs-900 的形貌表征
        5.2.2 Raman測(cè)試
        5.2.3 XRD和BET測(cè)試
        5.2.4 XPS測(cè)試
        5.2.5 在堿性溶液中氧氣還原活性測(cè)試
        5.2.6 在酸性溶液中氧氣還原活性測(cè)試
        5.2.7 穩(wěn)定性測(cè)試
        5.2.8 抗甲醇測(cè)試
    5.3 小結(jié)
第六章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]低溫直接醇類燃料電池陽(yáng)極催化劑研制[D]. 周衛(wèi)江.中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所） 2003



本文編號(hào)：3275450