能源需求的增長以及大量消耗化石燃料造成的環(huán)境污染,在很大程度上促進了人們對能源轉換和儲存設備的深入研究。電催化析氧反應(OER)和氧還原反應(ORR)陰極緩慢的反應速率成為可持續(xù)能源裝置系統(tǒng)的瓶頸,如燃料電池及可充電金屬空氣電池。貴金屬及其合金催化劑雖然具有很高的對ORR和OER的催化活性,但由于貴金屬的稀缺性和這類催化劑的不穩(wěn)定性,嚴重阻礙了它們的廣泛應用。因此,開發(fā)同時適用于ORR和OER的低成本且高耐久的電催化劑,是實現(xiàn)可再生電化學能源技術實用化的重要一步。金屬-有機框架材料作為一種高度有序的三維骨架結構材料,具有超高比表面積、多種成分和可控多孔結構在過去幾十年中受到了人們特別地關注。我們可以改變金屬離子/團簇和有機連接體,通過配位鍵組裝生成不同功能的MOFs材料。同時,過渡金屬與氮元素共摻雜碳(M/N-C)材料作為一種很有發(fā)展前景的新型高效催化劑應運而生。此外,過渡金屬硫化物,氧化物以及氫氧化物等也具有良好的催化性能。因此本研究課題以MOFs為前驅體,制備了一系列以過渡金屬為主要活性物質的低成本高性能催化劑,并探索了其OER/ORR的催化機理和規(guī)律以及在電池中的實際應用。本論文...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 .課題研究背景和意義
    1.2 .新型化學電池概述
        1.2.1 .燃料電池
        1.2.2 .金屬-空氣電池
        1.2.3 .析氧反應的機理
        1.2.4 .氧還原反應機理
    1.3 .電極催化劑種類
        1.3.1 .貴金屬催化劑
        1.3.2 .非貴金屬催化劑
        1.3.3 .無金屬催化劑
    1.4 .MOFs材料概述
        1.4.1 .MOFs材料簡介
        1.4.2 .MOFs材料應用
    1.5 .研究思路及內容
第二章 實驗部分
    2.1 .實驗試劑和儀器
    2.2 .材料的制備方法
        2.2.1 .Ni-MOF為前體制備NiS₂/Fe催化劑
        2.2.2 .FeZIF-8 為前體制備CoFe@NCNTs/ZnS催化劑
    2.3 .材料的表征手段
        2.3.1 .掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.2 .透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.3 .氮氣吸附/脫附比表面積測試儀(BET)
        2.3.4 .拉曼光譜(Raman Spectra)
        2.3.5 .X-射線電子能譜(XPS)
        2.3.6 .X-射線衍射光譜(XRD)
    2.4 .電化學性能表征
        2.4.1 .工作電極的預處理和制備
        2.4.2 .工作電極的活化
        2.4.3 .材料電化學性能的測試
第三章 鐵摻雜二硫化鐵納米球顆粒在堿性介質中催化產(chǎn)氧性能的研究
    3.1 .引言
    3.2 .NiS₂/Fe的結構表征
    3.3 .NiS₂/Fe的電化學性能表征
    3.4 .小結
第四章 硫化鋅負載在包覆鈷鐵納米顆粒的氮摻雜碳納米管在堿性溶液中氧還原和產(chǎn)氧性能的探究及應用
    4.1 .引言
    4.2 .CoFe@NCNTs/ZnS的結構表征
    4.3 .CoFe@NCNTs/ZnS的電化學性能表征
    4.4 .小結
第五章 結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3831836