近年來,氧還原反應(yīng)(ORR)作為燃料電池與鋅-空氣電池等綠色能源轉(zhuǎn)化裝置中至關(guān)重要的電極反應(yīng),受到越來越多科研人員的關(guān)注與研究。雖然貴金屬催化劑(Pt、Pb、Ag及其合金等)在提升緩慢的氧還原反應(yīng)動力學(xué)上,具有著優(yōu)異的電催化性能,但貴金屬資源不僅稀少且價(jià)格昂貴、穩(wěn)定性及抗甲醇/一氧化碳中毒性能較差等原因嚴(yán)重阻礙了貴金屬基ORR催化劑的商業(yè)化進(jìn)程及應(yīng)用范圍。相比之下,雖然隨著近年來對廉價(jià)金屬的ORR催化劑不斷地研究,部分非貴金屬ORR催化劑被認(rèn)為具有可替換Pt基氧還原催化材料的應(yīng)用前景,但其催化活性與貴金屬Pt基催化劑相比仍存在一定差距。因此,發(fā)展有效的制備方法進(jìn)一步提高非貴金屬催化劑的ORR活性是解決實(shí)際應(yīng)用問題的必要條件。本文通過對催化劑前驅(qū)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),從雙金屬協(xié)調(diào)、主客體限域及雙配體調(diào)控分級孔的方式制備了一系列具有較高活性及穩(wěn)定性的ORR電催化劑,主要研究內(nèi)容如下:(1)利用共軛有機(jī)聚合物的化學(xué)組分及其結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧性。本章節(jié)通過希夫堿反應(yīng)耦合鐵、鎳酞菁與對苯二甲醛合成了金屬酞菁基有機(jī)骨架聚合物(FeNi-COP),進(jìn)一步對鐵鎳酞菁基有機(jī)骨架聚合物碳化制備了一系列用于ORR/OER的...

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氧還原反應(yīng)及其應(yīng)用
        1.2.1 氧還原反應(yīng)簡介
        1.2.2 氧還原反應(yīng)的應(yīng)用
    1.3 氧還原電催化劑
        1.3.1 Pt基氧還原電催化劑
        1.3.2 非貴金屬M(fèi)_xO_y型氧還原電催化劑
        1.3.3 非金屬型氧還原電催化劑
        1.3.4 非貴金屬M(fèi)-N/C型氧還原電催化劑
    1.4 本論文的研究目的與主要研究內(nèi)容
第二章 雙金屬中心酞菁基共價(jià)有機(jī)聚合物衍生的氧電極
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備
        2.2.2 材料的制備方法
        2.2.3 催化劑的物理表征方法
        2.2.4 催化劑的電化學(xué)性能測試方法
        2.2.5 電池組裝及性能測試方法
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 催化劑的表征
        2.3.2 催化劑的電化學(xué)活性測試
        2.3.3 碳化溫度對催化劑活性的影響
        2.3.4 雙金屬單體調(diào)控對其衍生催化劑活性的影響
        2.3.5 FeNi-COP-800在鋅空液流電池中的測試
    2.4 本章小結(jié)
第三章 主客體限域策略制備高活性氧還原電催化劑
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器
        3.2.2 氧還原催化劑的合成
        3.2.3 電催化劑的物理表征方法
        3.2.4 電催化劑的電化學(xué)性能表征方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 催化劑的表征
        3.3.2 不同客體對催化劑氧還原性能的影響
        3.3.3 客體含量對催化劑氧還原活性的影響
        3.3.4 氧還原催化劑3% Fe-N/C_(Fe(Phcn)2)電化學(xué)性能表征
        3.3.5 氧還原催化劑3% Fe-N/C_(Fe(Phcn,2)的穩(wěn)定性測試
        3.3.6 氧還原催化劑3% Fe-N/C_(Fe(Phen)2)中毒測試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 混合配體策略制備分級孔Fe-N/C電催化劑
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料
        4.2.2 氧還原催化劑的合成
        4.2.3 電催化劑的物理表征
        4.2.4 電催化劑的電化學(xué)性能表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 氧還原催化劑的物理表征
        4.3.2 前驅(qū)體MOFs配體比例對催化劑電化學(xué)氧還原性能的影響
        4.3.3 金屬Fe含量對催化劑氧還原活性的影響
        4.3.4 不同非貴金屬對氧還原催化劑活性的影響
        4.3.5 催化劑2% Fe-N/C_80-20氧還原穩(wěn)定性表征
        4.3.6 催化劑2% Fe-N/C_80-20在質(zhì)子交換膜燃料電池中的測試
        4.3.7 堿性條件下催化劑2% Fe-N/C_80-20氧還原性能的表征
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
附件



本文編號：4047819