過渡金屬氮化物具有一定的氧還原催化活性及良好的循環(huán)穩(wěn)定性,而摻氮的碳載過渡金屬催化劑具有高效的氧還原活性,將二者的優(yōu)點結(jié)合起來,可以獲得兩種催化活性物質(zhì)兼有的新型催化劑,有望取代價格昂貴資源稀缺的Pt/C作為氧還原的催化劑。在本研究論文中,我們通過溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法原位合成了過渡金屬氮化物-金屬/摻氮有序介孔碳復(fù)合材料,作為高效的氧還原（ORR）催化劑。具體研究成果如下:1.以F127為模板劑,酚醛樹脂為碳源,雙氰胺為氮源,加入金屬源磷鎢酸及硝酸鎳,通過軟模板法原位合成了氮化鎢-鎳/摻氮有序介孔碳復(fù)合材料。研究結(jié)果表明,鎢源和鎳源的添加量均為10%,在氨氣中的煅燒溫度為800℃（10W-10Ni-800）時,經(jīng)高溫還原后獲得了WN-Ni/摻氮有序介孔碳復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有較好的氧還原性能,起始電位是-171 mV（vs SCE）,ORR電位極化值為-0.6 V時其極限電流可達-4.00 mA cm-2,氧催化還原反應(yīng)接近四電子過程,循環(huán)穩(wěn)定性稍優(yōu)于Pt/C。2.以F127為模板劑,酚醛樹脂為碳源,雙氰胺為氮源,加入金屬源磷鎢酸及硝酸鈷,通過軟模板法原位合成了氮化鎢-鈷/摻氮有序介... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省211工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 燃料電池概述
    1.2 陰極氧化還原反應(yīng)（ORR）機理
    1.3 氧還原催化劑
        1.3.1 貴金屬催化劑
        1.3.2 非貴金屬催化劑
    1.4 協(xié)同催化作用
    1.5 有序介孔碳的改性
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第二章 氮化鎢-鎳/摻氮有序介孔碳的制備及其電化學(xué)性能
    2.1 引言
    2.2 實驗內(nèi)容
        2.2.1 實驗試劑與儀器
        2.2.2 氮化鎢-鎳/摻氮有序介孔碳的制備
        2.2.3 材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能測試
    2.3 xW-10Ni-800復(fù)合材料的實驗結(jié)果與討論
        2.3.1 xW-10Ni-800復(fù)合材料的合成示意圖
        2.3.2 xW-10Ni-800復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
        2.3.3 xW-10Ni-800復(fù)合材料的氧還原性能
    2.4 10W-yNi-800復(fù)合材料的實驗結(jié)果與討論
        2.4.1 10W-yNi-800復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
        2.4.2 xW-10Ni-800復(fù)合材料的氧還原性能
    2.5 10W-10Ni-T復(fù)合材料的實驗結(jié)果與討論
        2.5.1 10W-10Ni-T復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
        2.5.2 10W-10Ni-T復(fù)合材料的氧還原性能
    2.6 10W-10Ni-800復(fù)合材料的實驗結(jié)果與討論
    2.7 本章小結(jié)
第三章 氮化鎢-鈷/摻氮有序介孔碳的制備及其電化學(xué)性能
    3.1 引言
    3.2 實驗內(nèi)容
        3.2.1 實驗儀器和藥品
        3.2.2 氮化鎢-鈷/摻氮有序介孔碳的制備
        3.2.3 材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能測試
    3.3 10W-10Co-T復(fù)合材料的實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 10W-10Co-T復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 10W-10Co-T復(fù)合材料的氧還原性能
    3.4 10W-10Co-800 復(fù)合材料的實驗結(jié)果與討論
        3.4.1 10W-10Co-T復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
        3.4.2 10W-10Co-T復(fù)合材料的氧還原性能
    3.5 本章小結(jié)
第四章 Co_3Mo_3N-鈷/摻氮有序介孔碳的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗內(nèi)容
        4.2.1 實驗儀器和藥品
        4.2.2 氮化鉬-鈷/摻氮有序介孔碳的制備
        4.2.3 材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能測試
    4.3 10Mo -10Co-T復(fù)合材料的實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 10Mo-10Co-T復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 10Mo-10Co-T復(fù)合材料的氧還原性能
    4.4 10Mo-10Co-800 復(fù)合材料的實驗結(jié)果與討論
        4.4.1 10Mo-10Co-800 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
        4.4.2 10Mo-10Co-800 復(fù)合材料的氧還原性能
    4.5 本章總結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]氮摻雜有序介孔碳-Ni納米復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能[J]. 潘旭晨,湯靜,薛海榮,郭虎,范曉莉,朱澤濤,何建平.  無機化學(xué)學(xué)報. 2015(02)

博士論文
[1]碳載Pd基納米催化劑的制備及其對氧還原反應(yīng)的電催化[D]. 何衛(wèi).南京航空航天大學(xué) 2011

碩士論文
[1]氮摻雜炭材料的制備及其電催化氧還原性能研究[D]. 歐陽文鵬.暨南大學(xué) 2015
[2]改性的有序介孔碳—鈷/鎳復(fù)合材料的制備及載Pt后電催化性能研究[D]. 湯靜.南京航空航天大學(xué) 2013



本文編號：3642466