開發(fā)廉價、高效的氧還原/氧生成（oxygen reduction/evolution reaction,ORR/OER）催化劑是解決下一代能源轉(zhuǎn)換與存儲設備（如燃料電池、金屬-空氣電池等）的關鍵因素。作為有希望替代貴金屬催化劑的候選者之一,過渡金屬-氮-碳材料（M-N-C）由于其低成本,高性能和高耐用性的特點備受關注。目前關于M-N-C材料的報道中,合成及調(diào)控催化劑的結(jié)構是重點的研究方向。由于氧催化發(fā)生于三相界面處,涉及各種物質(zhì)的傳輸、界面轉(zhuǎn)移等過程。對催化劑的組分進行合理設計,以及構筑有效的催化界面成為影響材料催化活性的關鍵因素。針對這些問題,我們以靜電紡絲法為基本方法制備了一系列具有不同微觀形貌及組成的M-N-C纖維,分別就催化劑的結(jié)構和組分對催化活性的影響進行了研究,為制備高性能M-N-C催化劑及其催化本質(zhì)的揭示提供了實驗基礎。具體的研究內(nèi)容如下:（1）以PS/FeCl₃纖維為一維自犧牲模板,通過氣相聚合的方法制備了聚吡咯包覆的核殼結(jié)構纖維。熱處理得到具有分級孔道結(jié)構的Fe、N共摻雜碳纖維（HP-Fe-N/CNFs）。研究發(fā)現(xiàn)PS對分級孔道形成具有決定性影響。...

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1（a）鋅-空氣電池結(jié)構示意圖

圖1.1（a）鋅-空氣電池結(jié)構示意圖[3]；（b）鋅-空氣電池陰、陽極的極化曲線[1]工作時，陽極上的鋅被氧化，發(fā)生反應：Zn+4OH-==Zn(OH)42-+2e-E=-1.25V（vs.NHE）Zn(OH)42-==ZnO+H2O+2OH-陰極上....

圖1.2ORR過程可能的反應途徑[4]

南京航空航天大學碩士學位論文（ii）O2*先得到一個質(zhì)子形成OOH*中間體，隨后O-O鍵斷裂被還原為H2O*；（iii）O*得到兩個質(zhì)子形成HOOH*，HOOH*在之后的步驟可能解附為H2O2或斷裂O-O鍵形成OH*，進一步被還原為H2O*。其中O2經(jīng)（i）、....

圖1.3（a）幾種種雜原子的電負性；（b）四種不同氮摻雜形式的結(jié)構示意圖

.3（a）幾種種雜原子的電負性；（b）四種不同氮摻雜形式的結(jié)構示雜的碳材料中，廣泛被認可的是不同摻雜形式的N對材料催化ORRN和吡啶N被認為是優(yōu)勢摻雜類型，有助于提升催化ORR效率。與C相差也較大，當B或F摻雜入碳骨架時，會打破原有的電荷平衡位點[1....

圖1.4熱處理過渡金屬大環(huán)化合物時可能出現(xiàn)的幾種組分[18]

圖1.4熱處理過渡金屬大環(huán)化合物時可能出現(xiàn)的幾種組分[18]盡管在過渡金屬存在的時候熱處理的方法可以顯著的提升催化材料的活性，人們對材料的配位形式和結(jié)構的改變?nèi)匀蝗狈φJ知，催化活性位點的本質(zhì)仍存在爭議。過常為Fe、Co）與二、四、六個氮原子配位的結(jié)構被提出為活性中心。Jao....

本文編號：4025822