質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）被認(rèn)為是一種清潔高效的綠色環(huán)保能源裝置,其陰極氧還原反應(yīng)（ORR）是一個(gè)動(dòng)力學(xué)十分緩慢的過程,需要高效的催化劑加速。該過程目前常用的是Pt及Pt基催化劑,但其持久性和高成本限制了質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用,開發(fā)新的高效、低成本的氧還原反應(yīng)催化劑顯得十分迫切。由于催化劑在實(shí)驗(yàn)中合成時(shí)間較長且無法準(zhǔn)確地觀察其反應(yīng)過程而造成成本增加,同時(shí)理論計(jì)算已經(jīng)被證實(shí)能夠有效、準(zhǔn)確評價(jià)氧還原反應(yīng)催化劑的性能,能夠?yàn)楦咝а踹�原反應(yīng)篩選相關(guān)催化劑備選物。本文共設(shè)計(jì)了三類不同的氧還原催化劑,采用密度泛函理論對氧還原反應(yīng)催化劑進(jìn)行理論評估,進(jìn)而為探求高效的氧還原反應(yīng)催化劑提供理論指導(dǎo)。本論文共有以下四個(gè)部分:第一部分緒論。這部分內(nèi)容主要介紹了燃料電池的基本原理及其類型、氧還原反應(yīng)的基本原理和常見催化劑以及密度泛函理論的基本原理和發(fā)展歷程。第二部分Pt摻雜氧化石墨烯在酸性介質(zhì)中催化氧還原反應(yīng)。基于石墨烯設(shè)計(jì)了Pt摻雜完美石墨烯及氧化石墨烯氧還原反應(yīng)（ORR）催化劑。計(jì)算了氧還原反應(yīng)中間體O₂、O、OOH、OH、H₂O和H_2... 

【文章來源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 燃料電池
        1.1.1 燃料電池工作原理
        1.1.2 燃料電池分類
    1.2 氧還原反應(yīng)(Oxygen Reduction Reaction,ORR)
    1.3 氧還原反應(yīng)催化劑種類
        1.3.1 純鉑催化劑
        1.3.2 鉑基合金催化劑
        1.3.3 核殼結(jié)構(gòu)催化劑
        1.3.4 Pd基催化劑
        1.3.5 金屬氧化物
        1.3.6 金屬氮化物和氮氧化物
        1.3.7 金屬碳氮化物
        1.3.8 金屬硫?qū)倩?br>        1.3.9 金屬大環(huán)化合物
        1.3.10 非金屬摻雜碳基材料
    1.4 理論基礎(chǔ)
        1.4.1 量子化學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展
        1.4.2 密度泛函理論
        1.4.3 吉布斯自由能計(jì)算
    1.5 選題思路
第二章 Pt摻雜氧化石墨烯在酸性介質(zhì)中催化氧還原反應(yīng)
    2.1 引言
    2.2 計(jì)算方法
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 石墨烯缺陷及氧分子吸附穩(wěn)定性
        2.3.2 催化活性分析
        2.3.3 氧還原反應(yīng)步驟模擬
    2.4 結(jié)論
第三章 取代基對卟啉催化氧還原反應(yīng)活性的影響
    3.1 引言
    3.2 計(jì)算方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 卟啉中心配位金屬篩選
        3.3.2 供電子基團(tuán)對卟啉催化氧還原反應(yīng)活性影響
        3.3.3 吸電子基團(tuán)對卟啉催化氧還原反應(yīng)活性影響
    3.4 結(jié)論
第四章 吸電子取代基在咔咯中對氧還原反應(yīng)的影響
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 催化活性分析
        4.3.2 反應(yīng)步驟
    4.4 結(jié)果與討論
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
在讀碩士期間成果
致謝



本文編號(hào)：3428001