本文利用一種簡(jiǎn)單而有效的液相電化學(xué)沉積技術(shù),成功地將硼元素?fù)饺氲教疾牧现?摻硼量可以通過添加不同質(zhì)量的硼源來實(shí)現(xiàn),所制備的摻硼碳材料對(duì)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(xué)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(xué)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(xué)方法摻硼可行,XPS分析表明摻硼會(huì)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(cè)試表明,利用液相電化學(xué)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(cè)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(duì)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(xué)沉積技術(shù)可以用于摻硼,且摻硼后樣品的電化學(xué)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(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 燃料電池簡(jiǎn)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(jī)理
        1.2.2 雜原子摻雜碳材料催化劑表面的ORR反應(yīng)機(jī)理
    1.3 燃料電池催化劑
        1.3.1 燃料電池陽(yáng)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(kuò)散法
    1.5 液相電化學(xué)沉積技術(shù)
    1.6 本課題研究目的與內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原理
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)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(xué)性質(zhì)表征
3 電化學(xué)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(xué)性能
        3.3.1 CV測(cè)試曲線分析
        3.3.2 LSV測(cè)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(duì)摻硼碳材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)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(xué)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(duì)比
        4.3.3 硼源添加量對(duì)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(duì)摻硼碳材料ORR催化活性的影響
    5.1 襯底粒徑對(duì)摻硼碳材料ORR催化活性的影響
    5.2 脈沖電壓對(duì)摻硼碳材料的ORR催化活性的影響
    5.3 電源頻率對(duì)摻硼碳材料的ORR催化活性的影響
    5.4 占空比對(duì)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(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]摻硼金剛石中硼和石墨相含量對(duì)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(xué)學(xué)報(bào). 2017(06)
[2]雜原子摻雜碳基氧還原反應(yīng)電催化劑研究進(jìn)展[J]. 周宇,王宇新.  化工學(xué)報(bào). 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(xué)沉積類金剛石薄膜的研究進(jìn)展[J]. 郭靜,汪浩,嚴(yán)輝.  化學(xué)通報(bào). 2007(07)
[5]堿性燃料電池研究進(jìn)展[J]. 倪萌,梁國(guó)熙.  電池. 2004(05)
[6]燃料電池概述[J]. 劉建國(guó),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(xué)問題[J]. 酒金婷,付強(qiáng),汪浩,朱鶴孫.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2002(03)
[8]固體氧化物燃料電池研究進(jìn)展[J]. 于興文,黃學(xué)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(yáng)極模式制備無定型碳膜[D]. 李揚(yáng).大連理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3700014