鋁空氣電池作為一種新型綠色化學電源,其具有原料來源豐富、價格優(yōu)廉、比能量高、使用壽命長等優(yōu)點�？諝怆姌O中的催化劑的催化活性以及穩(wěn)定性影響了鋁空氣電池的進一步應用。本論文以AgNO₃作為前驅(qū)體,采用化學還原法制備出Ag包覆MnO₂催化劑（線性和球形）并作為活性組分,優(yōu)化催化劑負載量,考察了Ag和MnO₂之間的相互作用。調(diào)控活性炭載體和預處理等方式,探究了催化劑制備工藝條件,制備了一系列的Ag基催化劑。通過XRD、SEM、XPS等表征手段,表明球形MnO₂比線性α-MnO₂沉積銀顆粒的效果更好,實現(xiàn)了Ag顆粒對MnO₂的包覆,50%Ag-MnO₂確定為最佳包覆質(zhì)量比;當前驅(qū)體AgNO₃的濃度為:10 g/L時,催化氧還原反應過程中在0.6 V下的轉(zhuǎn)移電子數(shù)為3.86,同時過氧化氫產(chǎn)率最低,為6.3%;另外,當溶液pH約10.4時,Ag的還原率最大,使得粉末增重最多。對Vulcan XC-72炭載體進行預處理以及調(diào)整配... 

【文章來源】：昆明理工大學云南省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋁空氣電池的結(jié)構示意圖

第一章緒論3成，電極上的電化學反應可以表示如下[19]：陽極：Al=Al3++3e-1（1-1）陰極：O2+2H2O+4e-1=4OH-1（1-2）總反應：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3（1-3）圖1-2顯示了超過五十年的Al空氣電池的歷史。HolzerF于1962年首次提出使用鋁金屬陽極[20]，其特點是高能量密度系統(tǒng)的鋁/氧系統(tǒng)。在接下來的幾年中，研究人員研究了鋁空氣能量存儲系統(tǒng)[21,22,23]的各種應用，例如電動汽車（EV），軍用通信，無人水下航行器（UUV）的電源和無人駕駛飛行器（UAV）。值得注意的是，在2016年，制造了一個重達100公斤的Al空氣電池，并表明它能夠?qū)㈦妱悠嚨睦m(xù)航里程擴展到3000公里以上。許多研究小組一直致力于提高Al空氣電池系統(tǒng)的容量和壽命，但仍有許多障礙需要克服。圖1-2Al空氣電池的開發(fā)歷史進程Fig.1-2DevelopmenthistoryofAlairbattery1.2空氣陰極空氣陰極是Al-空氣電池的基本組分之一，其通常由氣體擴散層，集流體和催化活性層組成。氣體擴散層由碳材料和疏水性粘合劑如聚四氟乙烯（PTFE）Zarom發(fā)明了Al空氣電池※用于電動汽車（EV）范圍擴展的Alupower230W鹽水鋁空氣電池※Alupower＆SkyTec使用250W堿性鋁空氣電池飛行無人機（UAV）2小時※南安普頓大學無人機應用※AltekFuelGroup300Wh·kg-1鋁空氣電池※Lawrence美國，鋁空氣電池用于電動汽車※挪威國防研究中心，120瓦生理鹽水鋁空氣電池用于軍事通訊軍事通訊※AlupowerAl-O2電池適用于無人水下航行器※Alupower6千瓦Al空電信儲備電源裝置※研究離子液體鋁空氣電池和固態(tài)鋁空氣電池※Alcoa和Phinergy，CO，LTD，100公斤鋁空氣電池，行駛3000公里※斯坦福大學短程

第一章緒論7納米線等已被證明是ORR的可用催化劑，這歸因于多晶型和表面高度暴露的Mn3+[38]。圖1-3(A)一些二元和三元錳氧化物結(jié)構的介紹。c-和t-AMn2O4分別表示立方和四方Mn基尖晶石，其中A位陽離子與氧氣四方配位。BMnO3代表Mn基鈣鈦礦，B位離子以綠色標記。A，B和Mn位點的金屬陽離子可以被其他金屬離子取代[40]。（B）氧化錳結(jié)構（a）α-MnO2（2χ2隧道），（b）β-MnO2（1χ1隧道，軟錳礦），（c）δ-MnO2（層狀，水鈉錳礦）和（d）無定形錳氧化物（AMO）[39]。有許多關于ORR的過渡金屬氧化物催化劑的研究，如Co2O3，NiO，CuO，TiO，CeO2，在這些氧化物中，由于Co3O4成本低，環(huán)境友好，催化活性高，因此被認為是一種很有前景的電活性材料[41]。許多努力致力于控制具有各種形態(tài)的Co3O4結(jié)構[42]。WangF等人[43]研究了表面結(jié)構對ORR活性的影響�？刂品磻獥l件能夠合成均勻負載在石墨烯片上的（110）-，（100）-和（111）-暴露的Co3O4納米棒，納米立方體和納米八面體。發(fā)現(xiàn)催化活性取決于Co3O4納米晶體的表面結(jié)構，以（111）>（100）>（110）的順序增加，并且揭示表面Co2+離子對ORR活性具有強烈影響[44]。然而，由于過渡金屬氧化物的低導電性，納米結(jié)構碳通常用作載體以增強導電性和催化性能。ZangZ等人[45]開發(fā)了一種新型Co3O4納米片/石墨烯復合物，其用作ORR電催化劑，比商業(yè)Pt/C催化劑在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)出更佳優(yōu)良的活性和穩(wěn)定性。研究表明，其他非貴金屬電催化劑，包括Co3O4納米粒子/氮摻雜石墨烯和Co3O4納米粒子/碳納米管復合材料，催化性能較好。根據(jù)密度泛函理論（DFT）計算，Co3O4納米片-石墨烯復合材料的優(yōu)越穩(wěn)定性可歸因于Co3O4納米片與石墨烯之間的強相互作用。除Co3O4/納米?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]太陽能電池漿料用銀粉的制備[J]. 王鉦源,黃惠,郭忠誠,栗韜,潘飛,費洋.  材料科學與工程學報. 2016(06)
[2]改性殼聚糖金屬螯合物的合成及電催化性能[J]. 聶雪,蔣金芝,唐有根,孫雅慶.  電源技術. 2006(02)
[3]金屬-空氣電池氧還原反應催化劑研究進展[J]. 黃偉國,王先友,汪形艷,楊紅萍.  材料導報. 2004(10)
[4]空氣電極防水透氣膜的工藝研究[J]. 卜路霞,梁廣川,歐秀芹,梁金生.  河北工業(yè)大學學報. 2003(06)

碩士論文
[1]Ag/MnO2/C電催化劑的制備及其氧還原性能研究[D]. 魯宏磊.北京化工大學 2016
[2]鎳氫動力電池在混合動力大巴上的應用研究[D]. 徐舟.中南大學 2011



本文編號：3527944