氧還原反應(yīng)是燃料電池和金屬-空氣電池陰極的一個重要反應(yīng)過程,其動力學(xué)反應(yīng)速率較低,嚴(yán)重影響了電池的能量轉(zhuǎn)換效率,因此需要使用催化劑加速其反應(yīng)進(jìn)程。鉑基催化劑作為目前主流的氧還原催化劑,具有優(yōu)異的氧還原催化活性,但其成本高、穩(wěn)定性和催化選擇性較差,不利于燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。解決這些問題的有效途徑是用低成本的原材料和簡單易行的方法制備高效穩(wěn)定的非Pt基催化劑。催化劑的性能與活性位點(diǎn)的本征催化活性以及有效活性位點(diǎn)數(shù)量相關(guān),其中本征催化活性由催化劑的組成決定,有效活性位點(diǎn)數(shù)量與催化劑的多孔結(jié)構(gòu)以及比表面積有關(guān)。因此,為了探究高活性的催化活性中心以及構(gòu)建優(yōu)良的催化劑結(jié)構(gòu),本文采用多種策略合成了一系列過渡金屬/雜原子摻雜的碳基催化劑,并對材料的形貌、結(jié)構(gòu)、組成以及氧還原催化性能進(jìn)行表征。主要內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）以C₃N₄、檸檬酸以及過渡金屬鹽為前驅(qū)體,通過一步煅燒方法分別制備了Fe/Fe₃N-NC、Co-NC和Ni-NC催化劑,其中C₃N₄為碳源和氮源,檸檬酸為絡(luò)合劑促進(jìn)金屬離子... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池概述
        1.2.1 燃料電池的發(fā)展
        1.2.2 燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
        1.2.3 燃料電池的分類及其特點(diǎn)
        1.2.4 燃料電池商業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢
    1.3 氧還原反應(yīng)機(jī)理
    1.4 氧還原催化劑概述
        1.4.1 Pt基催化劑
        1.4.2 非金屬碳基催化劑
        1.4.3 過渡金屬-氮-碳型催化劑
        1.4.4 過渡金屬化合物催化劑
    1.5 本課題的研究意義及主要研究內(nèi)容
第2章 不同過渡金屬摻雜對碳材料結(jié)構(gòu)、組成以及氧還原催化性能的影響
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗藥品
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 材料的制備、物理表征及氧還原催化性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 氧還原催化性能
        2.3.2 形貌及結(jié)構(gòu)分析
        2.3.3 組成分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 Fe/N/S摻雜多孔碳納米管的制備及其氧還原催化性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗藥品
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 材料的制備、物理表征及氧還原催化性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 物理表征結(jié)果
        3.3.2 氧還原催化性能
    3.4 本章小結(jié)
第4章 Fe/N摻雜的三維多孔碳材料的制備及其氧還原催化性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗藥品
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 材料的制備、物理表征及氧還原催化性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 物理表征結(jié)果
        4.3.2 氧還原催化性能
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
附錄 A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
致謝



本文編號：3184830