本文利用一種簡單而有效的液相電化學沉積技術(shù),成功地將硼元素摻入到碳材料中,摻硼量可以通過添加不同質(zhì)量的硼源來實現(xiàn),所制備的摻硼碳材料對于燃料電池陰極ORR反應(yīng)顯示出良好的電催化活性、抗甲醇性和耐久性。本文首先采用液相電化學沉積技術(shù),在有和無硼源的條件下制備了兩類樣品。SEM和TEM分析結(jié)果表明,液相電化學法所制備的碳材料以微小碎片形式分布于硅基體的周圍。FTIR和XPS分析結(jié)果表明利用液相電化學方法摻硼可行,XPS分析表明摻硼會使碳材料內(nèi)部缺陷增加,且樣品中硼碳元素主要以BCO₂、BC₄、B₄C這三種結(jié)合方式存在。CV曲線測試表明,利用液相電化學沉積法制備的摻硼碳材料在-0.4 V附近有明顯的氧還原峰位,摻硼之后的樣品的氧還原反應(yīng)活性更高。LSV曲線測試表明,摻硼前后的轉(zhuǎn)移電子數(shù)由2.2增加到3.7,說明摻硼有利于碳材料樣品對于四電子反應(yīng)路徑的選擇。與未摻硼碳材料樣品相比,抗甲醇性能和耐久性分別提升約26.5%和10%。液相電化學沉積技術(shù)可以用于摻硼,且摻硼后樣品的電化學性能顯著提升,為后續(xù)的研究做了良好的鋪墊。通過改變... 

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 燃料電池簡介
        1.1.1 燃料電池的發(fā)展歷史
        1.1.2 燃料電池的分類與組成
        1.1.3 典型的氫氧燃料電池與直接甲醇燃料電池
        1.1.4 燃料電池性能的影響因素
    1.2 燃料電池電催化反應(yīng)
        1.2.1 貴金屬催化劑表面的ORR反應(yīng)機理
        1.2.2 雜原子摻雜碳材料催化劑表面的ORR反應(yīng)機理
    1.3 燃料電池催化劑
        1.3.1 燃料電池陽極催化劑
        1.3.2 燃料電池陰極催化劑
    1.4 硼摻雜方法
        1.4.1 氣相法
        1.4.2 固相法和液相法
        1.4.3 熱擴散法
    1.5 液相電化學沉積技術(shù)
    1.6 本課題研究目的與內(nèi)容
2 實驗方法
    2.1 實驗設(shè)備及原理
        2.1.1 實驗設(shè)備
        2.1.2 實驗原理
    2.2 摻硼碳材料的制備
    2.3 摻硼碳材料樣品的表征
        2.3.1 物理性質(zhì)表征
        2.3.2 電化學性質(zhì)表征
3 電化學沉積法制備摻硼和未摻硼碳材料的結(jié)構(gòu)與性能
    3.1 碳材料與摻硼碳材料的制備
    3.2 未摻硼與摻硼碳材料的形貌與結(jié)構(gòu)
    3.3 未摻硼與摻硼碳材料的電化學性能
        3.3.1 CV測試曲線分析
        3.3.2 LSV測試曲線分析
        3.3.3 未摻硼與摻硼碳材料的抗甲醇性和耐久性
    3.4 本章小結(jié)
4 硼源添加量對摻硼碳材料的結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響
    4.1 不同硼摻雜量的樣品制備
    4.2 不同硼摻雜量碳材料的結(jié)構(gòu)與形貌
    4.3 不同硼摻雜量碳材料的電化學性能
        4.3.1 CV極化曲線分析
        4.3.2 不同硼摻雜量碳材料的線性掃描曲線對比
        4.3.3 硼源添加量對于摻硼碳材料的抗甲醇性能及穩(wěn)定性的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 沉積工藝參數(shù)對摻硼碳材料ORR催化活性的影響
    5.1 襯底粒徑對摻硼碳材料ORR催化活性的影響
    5.2 脈沖電壓對摻硼碳材料的ORR催化活性的影響
    5.3 電源頻率對摻硼碳材料的ORR催化活性的影響
    5.4 占空比對摻硼碳材料樣品的ORR催化活性的影響
    5.5 優(yōu)化工藝參數(shù)后制備的摻硼碳材料樣品的電催化活性變化
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]摻硼金剛石中硼和石墨相含量對燃料電池陰極催化性能影響[J]. 王蕾,索妮,張貴鋒,吳愛民,黃昊.  大連理工大學學報. 2017(06)
[2]雜原子摻雜碳基氧還原反應(yīng)電催化劑研究進展[J]. 周宇,王宇新.  化工學報. 2017(02)
[3]直接甲醇燃料電池[J]. 張瑜.  應(yīng)用化工. 2009(05)
[4]液相電化學沉積類金剛石薄膜的研究進展[J]. 郭靜,汪浩,嚴輝.  化學通報. 2007(07)
[5]堿性燃料電池研究進展[J]. 倪萌,梁國熙.  電池. 2004(05)
[6]燃料電池概述[J]. 劉建國,孫公權(quán).  物理. 2004(02)
[7]液相電沉積類金剛石薄膜的相關(guān)物理化學問題[J]. 酒金婷,付強,汪浩,朱鶴孫.  無機材料學報. 2002(03)
[8]固體氧化物燃料電池研究進展[J]. 于興文,黃學杰,陳立泉.  電池. 2002(02)
[9]熔融碳酸鹽型燃料電池技術(shù)與發(fā)展[J]. 曹廣益.  電世界. 2002 (01)

碩士論文
[1]陰極模式/陽極模式制備無定型碳膜[D]. 李揚.大連理工大學 2013



本文編號：3700014