本文關(guān)鍵詞：銅系納米陣列催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其在水合肼燃料電池中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在21世紀(jì),能源環(huán)境等問(wèn)題是目前比較突出的生態(tài)問(wèn)題之一,尋找新型能源技術(shù)是科學(xué)工作者們致力的工作之一,而燃料電池發(fā)展迅猛,是目前安全高效的電池技術(shù)之一,它的發(fā)展蒸蒸日上。人們正通過(guò)不斷的探索和開(kāi)發(fā)來(lái)提高燃料電池的效率,在這之中電極的狀態(tài),大小和表面結(jié)構(gòu)等因素將會(huì)影響到燃料電池的電催化活性。優(yōu)化電極材料的組成和結(jié)構(gòu)成為提高電化學(xué)活性的前提。目前燃料電池的電極大多都是貴金屬等材料,且大多數(shù)都缺少穩(wěn)定性評(píng)價(jià),因此對(duì)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,性能優(yōu)異,價(jià)格低廉的燃料電池電極材料研究迫在眉睫。作為新一代燃料電池負(fù)極材料,銅系材料具有一定的催化活性,價(jià)格低廉,易制備,但是目前對(duì)其研究較少。同時(shí),納米陣列作為一種高度有序的結(jié)構(gòu),成為了現(xiàn)代電極材料的新選擇。本論文通過(guò)調(diào)控銅系材料的組成和結(jié)構(gòu),以及評(píng)價(jià)其在燃料電池負(fù)極的水合肼氧化反應(yīng)的催化性能,—開(kāi)展水合肼燃料電池中銅系納米催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能研究。本文將主要從以下方面進(jìn)行展開(kāi)：首先,通過(guò)一步電化學(xué)沉積方法,在銅片和泡沫銅導(dǎo)電基底上分別制備出一類銅納米陣列材料,合成的銅納米材料具有三維豎直片狀的陣列形貌。對(duì)其進(jìn)行一系列的結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)測(cè)試,結(jié)果顯示該材料單位面積上Cu載量高,為3mg cm-2,且具有超疏氣性質(zhì)有利于氣體產(chǎn)物的擴(kuò)散,因此其具有良好的電催化氧化水合肼性能(在-0.6V時(shí)達(dá)到約130mA cm-2的電流密度),并配合商用鉑碳電極在燃料電池中也表現(xiàn)出優(yōu)秀的電催化性能(在80℃時(shí)達(dá)到161mW/cm2的功率密度)。本文探討了沉積時(shí)間,電解液組成和濃度,基底的選擇等條件對(duì)產(chǎn)物形貌和性能的影響。該材料制備過(guò)程簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),合成的有序陣列結(jié)構(gòu)式催化劑,具有很好地水合肼電催化氧化穩(wěn)定性,性能超越目前大部分的報(bào)道,在水合肼燃料電池負(fù)極材料的應(yīng)用上具有極大的研究?jī)r(jià)值。受銅納米陣列材料的啟發(fā),鑒于鎳的高效催化活性,隨后調(diào)整一步電化學(xué)沉積方法的條件,在銅片和泡沫銅導(dǎo)電基底上分別制備出-類銅鎳合金納米陣列材料,其具備三維花瓣?duì)罴{米陣列形貌。一系列的結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)測(cè)試顯示該材料具有較大的比表面積(6951μF cm-2),單位面積上金屬載量高(2.2mgcm-2),且具有超疏氣性質(zhì),因此其電催化氧化水合肼性能良好(在-0.6V時(shí)達(dá)到約300mA cm-2的電流密度),穩(wěn)定性超越目前大部分的報(bào)道(5000s后活性依舊保持80%以上)。此外,我們系統(tǒng)探討了沉積時(shí)間和電壓等條件對(duì)產(chǎn)物形貌和性能的影響,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)條件。該材料作為一種高效,穩(wěn)定,廉價(jià)的水合肼燃料電池的負(fù)極材料,在實(shí)際中具有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：銅系納米陣列 電催化劑 水合肼催化氧化 超疏氣
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題研究背景13
• 1.2 直接肼燃料電池與水合肼電催化氧化反應(yīng)簡(jiǎn)介13-14
• 1.3 直接肼燃料電池負(fù)極催化劑研究進(jìn)展14-18
• 1.3.1 純金屬材料負(fù)極催化劑15-17
• 1.3.2 復(fù)合材料(合金)負(fù)極催化劑17-18
• 1.4 金屬納米材料結(jié)構(gòu)形貌的研究進(jìn)展18-21
• 1.4.1 納米陣列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介18-19
• 1.4.2 納米陣列結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展19-21
• 1.5 本論文的研究意義和主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 銅系納米陣列催化劑的合成與其結(jié)構(gòu)性能表征方法23-29
• 2.1 引言23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)藥品和裝置23-24
• 2.2.1 主要試劑23
• 2.2.2 主要儀器23-24
• 2.3 銅系納米陣列催化劑的合成方法24-25
• 2.3.1 銅納米陣列催化劑的合成方法24-25
• 2.3.2 銅鎳合金納米陣列催化劑的合成方法25
• 2.4 銅系納米陣列材料的結(jié)構(gòu)性能表征技術(shù)與方法25-29
• 2.4.1 透射電子顯微鏡(TEM)25
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)25-26
• 2.4.3 X射線衍射(XRD)26
• 2.4.4 X射線光電子能譜(XPS)26
• 2.4.5 水合肼電化學(xué)催化氧化測(cè)試26
• 2.4.6 水合肼燃料電池測(cè)試26
• 2.4.7 氣泡與材料的粘附力測(cè)試與高速攝像機(jī)過(guò)程拍攝26-29
• 第三章 銅納米陣列催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其在水合肼燃料電池中的應(yīng)29-43
• 3.1 引言29-30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分30
• 3.3 結(jié)果與討論30-41
• 3.3.1 銅納米陣列催化劑的形貌結(jié)構(gòu)研究30-34
• 3.3.2 銅納米陣列催化劑的水合肼催化氧化性能研究34-37
• 3.3.3 銅納米陣列催化劑在水合肼燃料電池中的應(yīng)用研究37-38
• 3.3.4 銅納米陣列催化劑高催化性能的原因分析38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 銅鎳合金納米陣列催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其在水合肼電催化氧化中的應(yīng)用43-57
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分44
• 4.3 結(jié)果與討論44-56
• 4.3.1 銅鎳合金納米陣列催化劑的形貌結(jié)構(gòu)研究44-49
• 4.3.2 銅鎳合金納米陣列催化劑的水合肼催化氧化性能研究49-53
• 4.3.3 銅鎳合金納米陣列催化劑高催化性能的原因分析53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-66
• 致謝66-67
• 研究成果和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67-68
• 作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介68-69
• 附件69-70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 Qiu Yang;Zhiyi Lu;Junfeng Liu;Xiaodong Lei;Zheng Chang;Liang Luo;Xiaoming Sun;;Metal oxide and hydroxide nanoarrays: Hydrothermal synthesis and applications as supercapacitors and nanocatalysts[J];Progress in Natural Science:Materials International;2013年04期

  本文關(guān)鍵詞：銅系納米陣列催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其在水合肼燃料電池中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：492980