當前日益增長的能源需求和可持續(xù)發(fā)展的目標要求開發(fā)更高效、更經濟、更環(huán)保的能源轉換系統。經過研究發(fā)現燃料電池是最為理想的能量轉換裝置之一。但是現階段鉑金屬作為商用的陰極催化劑的主要材料,存在價格貴的問題,非鉑催化劑的研究與開發(fā)顯得尤為重要。本文采用hummer改進法制備GO并利用SBA-15硬模板的方法對其進行改性,以所制備的GO-SiO2為載體,以硝酸鐵為金屬源,選用價格低廉、來源廣的三聚氰胺、聚合離子液體等物質制備催化性能高的非貴金屬催化劑。主要工作如下:1、以制備的GO-SiI2為載體,以硝酸鐵為金屬源,以三聚氰胺為氮前體,經過化學浸漬法和高溫熱解法制備Fe-N(mela)/C催化劑。通過條件篩選可知,當煅燒溫度在800℃,三聚氰胺的摻雜量為0.8 g,且 n(male):n(Fe(NO3)3)=15:1 時,Fe-N(mela)/C 催化劑表現出最高的氧還原反應(ORR)催化性能。在酸性條件下,Eon達到0.817 V,極限電流密度達到4.5 mA.cm-2;與20wt%Pt/C催化劑相比略有差距,在堿性條件下,Eon為1.03 V,極限電流密度達到4 mA·cm-2,與20wt%...

【文章頁數】：92 頁

【學位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池概述
        1.2.1 燃料電池的主要部件及工作原理
        1.2.2 燃料電池的應用及挑戰(zhàn)
    1.3 非貴金屬催化劑研究的進展
        1.3.1 過渡金屬催化劑
        1.3.2 非金屬催化劑
    1.4 離子液體
        1.4.1 咪唑類離子液體在氧還原催化劑上的應用
        1.4.2 咪唑類的聚合離子液體在氧還原催化劑上的應用
    1.5 本論文的研究意義與內容
        1.5.1 本論文的研究意義
        1.5.2 本論文的研究內容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗藥品
    2.2 實驗儀器
        2.2.1 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
        2.2.2 核磁共振譜(¹H-NMR)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 X射線粉末衍射(XRD)
        2.2.5 X光電子能譜分析(XPS)
    2.3 電化學表征方法
        2.3.1 線性伏安掃描測試法
        2.3.2 穩(wěn)定性測試
        2.3.3 交流阻抗測試
第三章 Fe-N(mela)/C催化劑的制備及性能表征
    3.1 引言
    3.2 實驗內容
        3.2.1 氧化石墨烯(GO)的制備
        3.2.2 GO-SiO₂的制備(GO改性)
        3.2.3 Fe-N(mela)/C催化劑的制備
    3.3 結果與討論
        3.3.1 紅外譜圖分析
        3.3.2 TEM分析
        3.3.3 X-射線衍射測試分析
        3.3.4 XPS分析
        3.3.5 線性掃描伏安測試
        3.3.6 動力學分析
        3.3.7 阻抗分析
        3.3.8 穩(wěn)定性分析
    3.4 本章小結
第四章 Fe-N(PIL)/C催化劑的制備及性能表征
    4.1 引言
    4.2 實驗內容
        4.2.1 GO-SiO₂的制備
        4.2.2 聚合1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽(P[[VEIM]Br])的制備
        4.2.3 Fe-N(PIL)/C催化劑的制備
    4.3 結果與討論
        4.3.1 核磁共振測試(¹H-NMR)
        4.3.2 紅外光譜分析
        4.3.3 TEM分析
        4.3.4 X-射線衍射測試分析
        4.3.5 XPS分析
        4.3.6 線性掃描伏安測試
        4.3.7 動力學分析
        4.3.8 阻抗分析
        4.3.9 穩(wěn)定性分析
        4.3.10 反應機理分析
    4.4 本章小結
第五章 Fe-N/P(PIL/DCD)/C催化劑的制備及性能表征
    5.1 引言
    5.2 實驗內容
        5.2.1 GO-SiO₂的制備
        5.2.2 P[VEIM]PF₆的制備
        5.2.3 Fe-N/P(PIL/DCD)/C催化劑的制備
    5.3 結果與討論
        5.3.1 紅外光譜分析
        5.3.2 TEM分析
        5.3.3 X-射線衍射測試分析
        5.3.4 XPS分析
        5.3.5 線性掃描伏安測試
        5.3.6 動力學分析
        5.3.7 阻抗分析
        5.3.8 穩(wěn)定性分析
    5.4 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
作者及導師簡介
附件



本文編號：4032170