鉑催化劑由于具有高效的催化性能,已經(jīng)被應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極氧還原(ORR)反應(yīng),但是由于價(jià)格昂貴、儲(chǔ)量稀缺、穩(wěn)定性差等因素限制了其廣泛應(yīng)用。金屬有機(jī)骨架(MOF)是一種由金屬離子和有機(jī)配體通過配位鍵自組裝而成的一種新型材料,具有結(jié)構(gòu)可調(diào)控、比表面積高、孔道可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),是非貴金屬ORR催化劑的理想候選材料,但它也存在導(dǎo)電性低和單金屬催化活性低等缺陷。本文通過水熱法制備了Fe/Co雙配位MOF材料,并通過碳化和酸洗處理,獲得具有ORR催化性能的雙配位MOF衍生材料,進(jìn)一步采用靜電紡絲技術(shù),將雙配位MOF衍生物制備成多孔碳纖維材料,構(gòu)筑纖維網(wǎng)絡(luò)提高催化劑導(dǎo)電性,以此來改善ORR綜合催化性能。具體研究結(jié)果如下:采用水熱合成法制備了Fe/Co雙配位MOF材料,作為催化劑的前驅(qū)體,并通過碳化及酸洗制備了M-Ta(T為碳化溫度)型催化劑,研究了碳化溫度對(duì)于M-Ta材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、比表面積、孔結(jié)構(gòu)、石墨化程度等參數(shù)的影響,并探討了M-Ta結(jié)構(gòu)與ORR性能之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:隨著溫度的升高,M-Ta的石墨化程度逐漸提高,比表面積逐漸下降,M-800a材料表現(xiàn)出了較好的ORR催化性能,其起...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氧還原反應(yīng)概述
    1.3 氧還原催化劑研究進(jìn)展
        1.3.1 鉑基催化劑
        1.3.2 鈀(Pd)基催化劑
        1.3.3 金屬氧化物型催化劑
        1.3.4 非金屬型催化劑
    1.4 金屬有機(jī)骨架材料
        1.4.1 金屬有機(jī)骨架的概述
        1.4.2 金屬有機(jī)骨架衍生材料應(yīng)用于氧還原反應(yīng)的催化劑
    1.5 靜電紡絲技術(shù)
        1.5.1 靜電紡絲纖維
        1.5.2 靜電紡絲纖維在氧還原中的應(yīng)用
    1.6 本課題的研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑及設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 催化劑的制備
        2.2.1 鐵鈷雙配位MOF衍生催化劑的制備
        2.2.2 納米化鐵鈷雙配位MOF衍生催化劑的制備
        2.2.3 鐵鈷雙配位MOF纖維衍生催化劑的制備
    2.3 材料的物理表征方法
        2.3.1 X射線粉末衍射分析
        2.3.2 熱重分析
        2.3.3 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡表征
        2.3.4 透射電子顯微鏡表征
        2.3.5 激光拉曼光譜儀分析
        2.3.6 氮?dú)馕锢砦奖碚?br>        2.3.7 X射線光電子能譜表征
        2.3.8 元素分析與電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀
    2.4 工作電極的制備
        2.4.1 玻碳電極的清洗
        2.4.2 電催化劑漿料的配制
        2.4.4 膜電極的制備
    2.5 電化學(xué)性能表征
        2.5.1 循環(huán)伏安測(cè)試
        2.5.2 線性掃描伏安曲線
        2.5.3 計(jì)時(shí)電流
第3章 鐵鈷雙配位MOF衍生催化劑的合成及其氧還原性能研究
    3.1 引言
    3.2 M-Ta的前驅(qū)體結(jié)構(gòu)表征
    3.3 M-Ta的結(jié)構(gòu)表征
    3.4 M-Ta電催化性能表征
        3.4.1 M-Ta的 ORR活性及動(dòng)力學(xué)測(cè)試
        3.4.2 M-Ta的穩(wěn)定性及抗干擾性研究
    3.5 結(jié)果與討論
    3.6 本章小結(jié)
第4章 納米鐵鈷雙配位MOF衍生催化劑的制備及其氧還原性能研究
    4.1 引言
    4.2 N-Ta的前驅(qū)體結(jié)構(gòu)表征
    4.3 N-Ta的結(jié)構(gòu)表征
    4.4 N-Ta電催化性能表征
        4.4.1 N-Ta的 ORR活性及動(dòng)力學(xué)測(cè)試
        4.4.2 N-Ta的穩(wěn)定性及抗干擾性研究
    4.5 結(jié)果與討論
    4.6 本章小結(jié)
第5章 鐵鈷雙配位MOF纖維衍生催化網(wǎng)絡(luò)的制備及其氧還原性能研究
    5.1 引言
    5.2 S_xCNF-Ta的前驅(qū)體結(jié)構(gòu)表征
        5.2.1 S-MOF的結(jié)構(gòu)表征
        5.2.2 SxMOF-F的結(jié)構(gòu)表征
    5.3 S_xCNF-Ta的結(jié)構(gòu)表征
    5.4 S_xCNF-Ta的電催化性能表征
        5.4.1 S_xCNF-Ta的 ORR活性及動(dòng)力學(xué)測(cè)試
        5.4.2 S_xCNF-Ta的穩(wěn)定性及抗干擾性研究
    5.5 結(jié)果與討論
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號(hào)：3846840