發(fā)布時間：2023-02-16 20:09

　　氧還原反應作為重要的電化學反應,在燃料電池、金屬-空氣電池等電化學能源轉換裝置以及水處理、氯堿工業(yè)等電解技術領域應用廣泛。由于氧還原反應歷程復雜,動力學過程緩慢,需要貴金屬等電催化劑加速反應,降低電極過電位。目前,Pt基催化劑是常用的氧還原電催化劑,但是Pt的高價格以及低儲量嚴重阻礙了Pt基催化劑的商業(yè)化應用。因此,研究開發(fā)價格低廉且儲量豐富的高效氧還原電催化劑取代Pt基催化劑,具有重要的科學意義和實用價值。本論文采用價格相對低廉的Ag作為活性組分,通過調控MnO2和活性炭載體的納米結構,優(yōu)化催化劑擔載方式,制備了系列的Ag基催化劑,對催化劑進行了物理化學表征,研究了催化劑在堿性條件下對氧還原反應的電催化性能。首先,采用水熱法通過調控反應溫度、反應時間、前驅體及其濃度制備得到不同晶型和形貌的MnO2。以α-MnO2納米線作為載體,采用化學還原法制備了Ag/α-MnO2催化劑,將Ag/α-MnO2催化劑和炭載體進行物理混合,制備了Ag/α-MnO2/C催化劑。結果表明,Ag/α-MnO2催化劑的催化活性顯著高于α-MnO2納米線催化劑,且炭載體的引入也顯著提高了催化劑的催化活性。因此,提...

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氯堿工業(yè)
    1.3 氧還原反應
        1.3.1 氧還原反應簡述
        1.3.2 氧還原反應機理
    1.4 氧還原反應催化劑研究進展
        1.4.1 貴金屬催化劑
        1.4.2 非貴金屬催化劑
    1.5 多元復合催化劑研究進展
        1.5.1 雙金屬氧化物復合
        1.5.2 貴金屬與金屬氧化物復合
    1.6 本論文選題意義、研究內容和創(chuàng)新點
        1.6.1 選題意義
        1.6.2 研究內容
        1.6.3 創(chuàng)新點
第二章 實驗部分
    2.1 實驗藥品及儀器設備
    2.2 催化劑制備
        2.2.1 炭載體的酸化
        2.2.2 化學還原法制備Ag/MnO₂催化劑
        2.2.3 分步法制備Ag/MnO₂/C催化劑
        2.2.4 一步法制備Ag-MnO₂/C催化劑
    2.3 催化劑物性表征
        2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.2 高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)
        2.3.3 X射線衍射儀(XRD)
        2.3.4 X射線光電子能譜儀(XPS)
        2.3.5 拉曼光譜儀(Raman)
        2.3.6 熱重-差熱分析儀(TG-DTA)
    2.4 催化劑電化學性能測試
        2.4.1 工作電極的制備
        2.4.2 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.4.3 線性極化曲線測試(LSV)
        2.4.4 計時電流測試(chronoamperometry test)
        2.4.5 交流阻抗測試(EIS)
第三章 Ag/MnO₂電催化劑的制備及其氧還原性能研究
    3.1 引言
    3.2 MnO₂晶型調控
    3.3 MnO₂形貌調控
    3.4 Ag/MnO₂催化劑的制備及表征
    3.5 物理混合法制備Ag/MnO₂/C催化劑及其表征
    3.6 本章小結
第四章 分步法制備Ag/MnO₂/C電催化劑及其氧還原性能研究
    4.1 引言
    4.2 MnO₂/C催化劑
        4.2.1 炭載體的酸化處理
        4.2.2 物性表征及電化學性能研究
    4.3 Ag/MnO₂/C催化劑
        4.3.1 物性表征
        4.3.2 電化學性能研究
    4.4 本章小結
第五章 一步法制備Ag-MnO₂/C電催化劑及其氧還原性能研究
    5.1 引言
    5.2 催化劑制備條件優(yōu)化
        5.2.1 催化劑的制備
        5.2.2 硝酸銀濃度影響
        5.2.3 硝酸錳濃度影響
    5.3 催化劑的表征
        5.3.1 物性表征
        5.3.2 電化學性能研究
    5.4 Ag和MnO₂粒子間協(xié)同作用分析
    5.5 本章小結
第六章 Ag/MnO₂/C電催化劑在氧陰極離子膜電解槽中的應用
    6.1 引言
    6.2 催化劑的制備及表征
    6.3 氣體擴散電極的制備及其表征
    6.4 氣體擴散電極的性能評價
        6.4.1 恒電流測試
        6.4.2 過氧化氫產率
    6.5 氣體擴散電極在實際工況中的運行評價
    6.6 本章小結
第七章 全文總結
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
作者及導師簡介
附件



本文編號：3744423