燃料電池是一種能夠直接把氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。它自身憑借高的能量轉(zhuǎn)換效率和能量密度、環(huán)境友好零排放、低溫快速啟動等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是迄今為止最有發(fā)展前景,最有可能大規(guī)模應(yīng)用于商業(yè)、軍事、航空等用途的高效清潔能源。然而,燃料電池的商業(yè)化生產(chǎn)由于受到眾多因素的影響,仍舊有很長一段路要走。其中,作為燃料電池最重要的關(guān)鍵材料之一的陰極催化劑,目前常用的是鉑基催化劑,它是催化氧還原反應(yīng)中電化學(xué)性能最好的催化劑。但由于貴金屬鉑價(jià)格高昂,成本高,儲量少,已經(jīng)成為阻礙燃料電池技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和商業(yè)化的重要因素。因此,研究開發(fā)高效廉價(jià)的替代型電催化劑,是燃料電池可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。大量研究表明,對碳材料進(jìn)行雜元素?fù)诫s改性可以對其形貌、組成、微觀結(jié)構(gòu)及表面物理化學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化,從而制備出具有高電化學(xué)催化活性和高穩(wěn)定性的電催化劑。此外,多元素?fù)诫s的過渡金屬框架有機(jī)化合物的電催化劑同樣具有優(yōu)異的電化學(xué)催化活性和高的穩(wěn)定性。本論文主要以三嵌段共聚物(P123)為主要合成原料,通過摻入不同氮源(包括三聚氰胺、尿素、乙二胺和氨氣)并優(yōu)化摻雜方法從而制備出了一系列氮摻雜的有序介孔碳納米材料,并對其進(jìn)行了電...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池的概述
        1.2.1 燃料電池的發(fā)展歷程
        1.2.2 燃料電池的分類及應(yīng)用
        1.2.3 燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
    1.3 低溫燃料電池的電化學(xué)催化機(jī)理
    1.4 低溫燃料電池的研究現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)
    1.5 非貴金屬陰極電催化劑的研究進(jìn)展
        1.5.1 非金屬氮摻雜碳基電催化劑的研究進(jìn)展
        1.5.2 過渡金屬摻雜碳基電催化劑的研究進(jìn)展
    1.6 本論文的研究背景、內(nèi)容及意義
第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與表征方法
    2.1 主要儀器及試劑
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)相關(guān)儀器設(shè)備
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)相關(guān)化學(xué)原料及化學(xué)試劑
    2.2 電催化劑的實(shí)驗(yàn)合成方法
    2.3 電催化劑的成分、形貌和結(jié)構(gòu)的表征
        2.3.1 掃描/透射電子顯微鏡(SEM/TEM)
        2.3.2 X-射線衍射(X-RayDiffraction,XRD)
        2.3.3 X-射線光電子能譜(X-rayPhotoelectronSpectroscopy,XPS)
        2.3.4 比表面積分析(Brunauer-Emmett-Teller,BET)
        2.3.5 掃描透射電子顯微鏡(ScanningTransmissionElectronMicroscopy,STEM)
        2.3.6 熱重/差示掃描量熱分析(TG/DSC)
    2.4 電極的制備及樣品的電化學(xué)測試方法
第三章 氮摻雜的類石墨烯片狀介孔碳材料電催化劑的制備及其性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 類石墨烯片狀介孔碳材料的制備
        3.2.2 氮摻雜的類石墨烯狀介孔碳納米材料的制備
        3.2.3 樣品的表征
        3.2.4 樣品的電化學(xué)測試
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 碳修飾的、磷摻雜的以過渡金屬鈷為中心的有機(jī)框架碳納米材料雙功能電催化劑的制備及其性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 過渡金屬有機(jī)框架碳納米材料的制備
        4.2.2 摻雜P元素的過渡金屬有機(jī)框架碳納米材料的制備
        4.2.3 不同碳源修飾的過渡金屬有機(jī)框架碳納米材料的制備
        4.2.4 碳修飾的摻P過渡金屬有機(jī)框架碳納米材料的制備
    4.3 樣品的表征
    4.4 樣品的電化學(xué)測試
    4.5 結(jié)果與討論
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3792609