電催化氧還原反應和析氧反應（ORR/OER）是燃料電池、金屬空氣電池和電解水等能源轉換的基礎和關鍵。但是ORR/OER反應自身需要跨過很高的能壘,反應速率十分緩慢,因此,合理設計高效的ORR/OER電催化劑至關重要。另一方面,傳統(tǒng)的貴金屬基催化劑,如Pt基催化劑和Ir/Ru基催化劑,雖然具有很好的催化活性,但由于原材料稀缺、成本高和穩(wěn)定性差等因素的影響,使其大規(guī)模商業(yè)化應用面臨挑戰(zhàn)。因此,開發(fā)高效的非貴金屬ORR/OER電催化劑具有重要的意義。本論文設計制備了兩種基于ZIF-67的中空多孔碳材料,并研究其電催化性能,主要研究內容如下:（1）基于ZIF-67的雙殼中空多孔碳材料的制備及其氧還原電催化性能研究。首先,以ZIF-67為模板,利用模板與三聚硫氰酸（TCA）的配位作用在ZIF-67表面生長鈷-三聚硫氰酸配合物制備出核殼納米顆粒ZIF-67@Co-TCA-x;然后,高溫熱解ZIF-67@Co-TCA-x得到一種中空多孔碳納米材料Co-N/S-DSHCN-x;最后,研究Co-N/S-DSHCN-x催化劑的氧還原電催化活性。結果表明,Co-N/S-DSHCN-3.5具有最高的氧還原電催... 

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 文獻綜述
    1.1 引言
    1.2 類沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的概況
        1.2.1 ZIFs材料的概況
        1.2.2 ZIFs材料的制備方法
        1.2.3 ZIFs材料的應用
    1.3 氧還原反應電催化劑研究進展
        1.3.1 電催化氧還原反應機理
        1.3.2 無金屬碳材料氧還原電催化劑
        1.3.3 非貴金屬碳材料氧還原電催化劑
    1.4 析氧反應電催化劑研究進展
        1.4.1 電催化析氧反應機理
        1.4.2 無金屬碳材料析氧反應催化劑
        1.4.3 非貴金屬碳材料析氧反應催化劑
    1.5 本論文的研究思路及主要內容
第2章 基于ZIF-67@Co-TCA的雙殼中空多孔碳材料的制備及其氧還原電催化性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 ZIF-67的合成
        2.2.2 ZIF-67@Co-TCA-x的合成
        2.2.3 Co,N和S共摻雜的雙殼型中空碳納米材料Co-N/S-DSHCN和Yolk-shell型碳納米材料Co-N/S-YSHCN的制備
        2.2.4 工作電極的制備和電化學測試
    2.3 結果與討論
        2.3.1 ZIF-67@Co-TCA的合成與表征
        2.3.2 雙殼型中空碳納米材料Co-N/S-DSHCN和 Yolk-shell型碳納米材料Co-N/S-YSHCN的制備和表征
        2.3.3 Co-N/S-DSHCN-3.5的ORR催化性能研究
    2.4 本章小結
第3章 ZIF-67@PDA核殼微球的制備及衍生的雙籠型中空多孔碳材料的電催化性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 ZIF-67的合成
        3.2.2 ZIF-67@PDA-x的制備
        3.2.3 Co-DCPs-x的合成
        3.2.4 工作電極制備及電化學性能測試
    3.3 結果與討論
        3.3.1 ZIF-67@PDA-x顆粒的合成與表征
        3.3.2 雙籠型中空多孔碳材料Co-DCPs-x的制備和表征
        3.3.3 Co-DCPs-x的 ORR催化性能研究
        3.3.4 Co-DCPs-x的 OER催化性能研究
    3.4 本章小結
總結與展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況
附錄A 實驗原料與試劑
附錄B 催化劑的結構及形貌表征方法



本文編號：3676317