作為新一代綠色高效能量轉(zhuǎn)換裝置,燃料電池和金屬空氣電池引起了很大的關(guān)注。然而,其陰極上固有的緩慢的氧還原反應(yīng)（oxygen reduction reaction,ORR）動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重限制了它們?cè)谏虡I(yè)應(yīng)用中的發(fā)展。通常,鉑（Pt）基材料被認(rèn)為是最有效的ORR電催化劑之一。但是由于稀缺性、高成本、低穩(wěn)定性和低耐甲醇性,Pt基催化劑在實(shí)際應(yīng)用中也面臨著艱巨的挑戰(zhàn)。因此,研究非貴金屬催化劑（Non-precious metal catalysts,NPMCs）作為ORR鉑基材料的有效的替代品顯得非常重要。由于優(yōu)異的電荷導(dǎo)電性、大的表面積和豐富的摻雜特性,石墨烯作為碳材料的一種,在電催化應(yīng)用中表現(xiàn)出卓越的性能。本文設(shè)計(jì)并制備了基于石墨烯的N摻雜多孔碳納米片（graphene-based N-doped holey carbon nanosheets,GNHCNs）以及三維多孔氮磷共摻雜石墨烯催化劑（three-dimensional nitrogen and phosphorous co-doped holey graphene foams,N,P-HGFs）,通過(guò)物理表征及ORR性能、鋅空氣電池... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

燃料電池示意圖

電池外部和內(nèi)部之間的氧氣壓力差而擴(kuò)散到多孔碳電極中，電解液中的氧還原為氫氧根離子。金屬鋅氧化產(chǎn)生可溶的鋅酸），該過(guò)程通常進(jìn)行直至它們?cè)陔娊赓|(zhì)中過(guò)飽和，之后鋅酸根離鋅。最后，產(chǎn)生的羥基離子從空氣陰極遷移到鋅陽(yáng)極，完成全應(yīng)如式(1-4)、(1-5)、(1-6)、(1-7)、(1-8)和(1-9)所示。反應(yīng)：Zn → Zn2++ 2e-Zn2++ 4OH- → Zn(OH)42-(E0= -1.25 V vs. NHE) Zn(OH)42-→ ZnO + H2O + 2OH-反應(yīng)：O2+ 2H2O + 4e-→ 4OH-(E0= 0.4 V vs. NHE) 應(yīng)：2Zn + O2→ 2ZnO (E0= +1.65 V vs. NHE) 應(yīng)：Zn + 2H2O → Zn(OH)2+ H2

圖 1-3 氮摻雜碳材料的 ORR 反應(yīng)路徑示意圖[18]使活性位點(diǎn)盡可能多地暴露在多相催化劑的表面面活性位點(diǎn)不同，由本體雜原子誘導(dǎo)的未暴露的忽略不計(jì)。在這種情況下，有研究者[22]制備的核了良好的 ORR 和 OER 性能。其中，N 摻雜碳?xì)の锓N形成的活性位點(diǎn)，完整的內(nèi)部 CNT 保證了外。因此，控制摻雜劑位置，理解碳納米結(jié)構(gòu)與活性化學(xué)動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系，并進(jìn)一步精確地控制催控制的摻雜劑位置的 C-MFC 的研究和開發(fā)仍處于的持續(xù)研究。構(gòu)/宏觀結(jié)構(gòu)控制 ORR 過(guò)程僅發(fā)生在低溫燃料電池中的三相邊界和產(chǎn)物水的輸送。合適的孔隙率和微觀結(jié)構(gòu)，例利于電解質(zhì)的滲透和離子與 O2的輸送，從而導(dǎo)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]硫摻雜有序介孔碳材料作為燃料電池氧還原催化劑[J]. 王海文,王一丹,茅潛龍,安國(guó)強(qiáng),車強(qiáng),張順江,殷馨.  無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2019(03)
[2]雜原子摻碳材料氧還原催化劑研究進(jìn)展[J]. 丁煒,張雪,李莉,魏子棟.  電化學(xué). 2014(05)

博士論文
[1]碳基/過(guò)渡金屬（Co、Cu）氧還原催化劑的制備及其電化學(xué)性能研究[D]. 白佛.吉林大學(xué) 2016
[2]摻雜碳基催化劑的制備及其氧還原性能研究[D]. 彭洪亮.華南理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]氮磷雙摻雜石墨烯的制備與性能研究[D]. 董立業(yè).北京理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3543199