氮摻雜碳(NC)材料因具有較高的氧化還原反應(yīng)(ORR)電催化活性、優(yōu)良的穩(wěn)定性以及抗甲醇性能,是非常有前景的ORR催化劑之一。含氮有機(jī)多孔聚合物具有比表面積較大、孔隙發(fā)達(dá)、骨架強(qiáng)度高、含氮量較高等特點,而且氮原子均勻固定在聚合物網(wǎng)絡(luò)中,目前已成為制備NC材料的首選前驅(qū)體之一。本文采用含氮較高的有機(jī)多孔聚合物作為前軀體,制備了非貴金屬-氮摻雜碳(M-N/C)催化劑和不含金屬的NC催化劑,并系統(tǒng)研究了兩種催化劑的ORR催化性能。本論文的主要工作如下:(1)基于PCPAT的Fe-N/C催化劑的制備及其ORR催化性能研究。以2,4,6-三(對氰基苯氨基)-1,3,5-三嗪(CPAT)為單體、氯化鋅為催化劑,高溫下經(jīng)氰基三聚反應(yīng),合成了有機(jī)多孔聚合物(PCPAT)。將有機(jī)多孔聚合物與乙酸亞鐵和氯化鋅混合后高溫?zé)峤?制備了Fe-N/C催化劑。BET測試結(jié)果表明Fe-N/C具有很高的比表面積(1739 m2 g-1)和總孔容(1.53 cm3 g-1);XPS測試分析證明催化劑中N含量為1.7 at%。對最佳條件下制備的Fe-N/C催化劑(Fe-N/C-900-2)進(jìn)行了ORR電催化性能研究,發(fā)現(xiàn)其在...

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 綜述
    1.1. 引言
    1.2. 燃料電池概述
    1.3. 非Pt基催化劑
        1.3.1. M-N/C催化劑
        1.3.2. NC催化劑
    1.4. NC催化劑的制備方法
        1.4.1. CVD法
        1.4.2. 球磨法
        1.4.3. 高溫?zé)峤夥?br>    1.5. 本論文研究目的、內(nèi)容及意義
第2章 基于PCPAT的Fe-N/C催化劑的制備及其氧還原催化性能研究
    2.1. 引言
    2.2. 實驗部分
        2.2.1. 原料和儀器
        2.2.2. CPAT的合成
        2.2.3. PCPAT的制備
        2.2.4. Fe-N/C催化劑的制備
        2.2.5. 電極的修飾
        2.2.6. 電化學(xué)測試
    2.3. 結(jié)果與討論
        2.3.1. CPAT的合成與表征
        2.3.2. 有機(jī)多孔聚合物PCPAT的合成與表征
        2.3.3. Fe-N/C催化劑合成條件優(yōu)化
        2.3.4. Fe-N/C催化劑的表征
        2.3.5. Fe-N/C的ORR催化性能研究
    2.4. 本章小結(jié)
第3章 基于PCPAPT的NC催化劑的制備及其氧還原催化性能研究
    3.1. 引言
    3.2. 實驗部分
        3.2.1. 原料和儀器
        3.2.2. CPAPT的合成
        3.2.3. PCPAPT的合成
        3.2.4. NC催化劑的制備
        3.2.5. 電極的修飾
        3.2.6. 電化學(xué)測試
    3.3. 結(jié)果與討論
        3.3.1. CPAPT的合成與表征
        3.3.2. PCPAPT的合成與表征
        3.3.3. NC催化劑合成條件優(yōu)化
        3.3.4. NC催化劑的表征
        3.3.5. NC的ORR催化性能研究
    3.4. 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
總結(jié)與展望
致謝
附錄A 實驗試劑與儀器
    1. 實驗試劑
    2. 實驗所用設(shè)備及儀器
附錄B 分析測試



本文編號：4028607