鐵酞菁(FePc)分子因含F(xiàn)e-N/C基團(tuán),成為過(guò)渡金屬大環(huán)化合物中對(duì)氧還原反應(yīng)(ORR)催化活性最好的一種非貴金屬催化劑。但是,它易聚集、導(dǎo)電性差、在催化過(guò)程中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的性質(zhì)嚴(yán)重地影響了它的催化性能。在本文中,我們以碳材料為基底,分別采用液相化學(xué)反應(yīng)法和物理混合方法,通過(guò)改變碳材料的種類(lèi)、氧化程度及比例等制備了一系列碳基FePc納米材料,探索了不同碳基FePc的結(jié)構(gòu)對(duì)ORR的催化性能,并研究了基于它們的ORR催化機(jī)理,為可控制備基于FePc的高效的ORR催化劑奠定基礎(chǔ)。具體實(shí)驗(yàn)可以分為以下三個(gè):1.基于液相化學(xué)反應(yīng)法,通過(guò)改變氧化石墨烯的含量,制備了一系列形貌可控的碳基FePc納米材料。在堿性電解質(zhì)中與商業(yè)Pt/C相比,最優(yōu)的石墨烯基FePc材料(FePc-R25)在ORR催化過(guò)程中具有更高的起始電位(Eonset,1.000 vs.0.973 V)、半波電位(△E1/2=100mV)、穩(wěn)定性和耐久性。以FePc-R25為陰極催化劑組裝的鋅-空電池具有良好的功率密度和放電穩(wěn)定性。X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)、X射線(xiàn)近邊吸收譜(X...

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 能量轉(zhuǎn)化裝置
        1.1.1 燃料電池
        1.1.2 金屬-空氣電池
    1.2 陰極氧還原反應(yīng)
        1.2.1 氧還原反應(yīng)
        1.2.2 氧還原反應(yīng)機(jī)理
    1.3 氧還原反應(yīng)催化劑
        1.3.1 貴金屬鉑基催化劑
        1.3.2 過(guò)渡金屬催化劑
        1.3.3 非金屬摻雜碳基催化劑
        1.3.4 碳基金屬大環(huán)化合物
    1.4 本文設(shè)計(jì)思路
第二章 石墨烯基鐵酞菁納米材料的制備及其氧還原性能的研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.2.2 儀器表征
        2.2.3 石墨烯基鐵酞菁納米材料的制備
        2.2.4 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 石墨烯基鐵酞菁納米材料的形貌表征
        2.3.2 石墨烯基鐵酞菁納米材料的氧還原性能表征
        2.3.3 石墨烯基鐵酞菁納米材料的鋅-空電池性能表征
        2.3.4 石墨烯基鐵酞菁納米材料的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)表征
    2.4 本章小結(jié)
第三章 碳納米管鐵酞菁納米材料的制備及其氧還原性能的研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        3.2.2 儀器表征
        3.2.3 碳納米管鐵酞菁納米材料的制備
        3.2.4 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 碳納米管鐵酞菁納米材料的形貌表征
        3.3.2 碳納米管鐵酞菁納米材料的化學(xué)組分和結(jié)構(gòu)表征
        3.3.3 碳納米管鐵酞菁納米材料的氧還原性能表征
        3.3.4 碳納米管鐵酞菁納米材料的鋅-空電池性能表征
    3.4 本章小結(jié)
第四章 碳納米管中氧含量變化對(duì)氧還原性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        4.2.2 儀器表征
        4.2.3 氧化碳納米管鐵酞菁復(fù)合材料的制備
        4.2.4 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 氧化碳納米管的形貌表征
        4.3.2 氧化納米管的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)表征
        4.3.3 氧化碳納米管鐵酞菁復(fù)合材料的形貌表征
        4.3.4 氧化碳納米管鐵酞菁復(fù)合材料的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)表征
        4.3.5 氧化碳納米管鐵酞菁復(fù)合材料的氧還原性能表征
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3861140