本文關(guān)鍵詞：碳納米紙負載四氧化三鐵催化劑用于燃料電池陰極氧還原

  更多相關(guān)文章： 氧還原 電子轉(zhuǎn)移數(shù) 擴散系數(shù) 碳納米紙

【摘要】：燃料電池作為一種重要的能量轉(zhuǎn)換器件,具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率,并且因為其較小的環(huán)境污染而受到大量的關(guān)注。然而燃料電池陰極氧還原動力學(xué)過程較為緩慢,這阻礙了電池的整體性能,故需要高效的催化劑來促進陰極反應(yīng)的進行,從而進一步提高氧還原過程中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)(n)。傳統(tǒng)的鉑碳(Pt/C)催化劑具有較高的氧還原催化活性,氧還原過程中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)可以接近理論值4,但其價格昂貴且在氧還原催化過程中存在分解、凝聚、毒化等缺點,因此而受到制約。近年來的研究表明碳納米紙(Carbon nanotubes paper, CNP)作為一種三維柔性自支撐的多孔介質(zhì)材料,可以作為燃料電池氧還原催化劑的載體,且對催化劑起到固定、分散、保護等作用。電子轉(zhuǎn)移數(shù)的計算,需要借助旋轉(zhuǎn)圓盤電極裝置進行循環(huán)伏安、線性掃描等實驗。一般粉末狀催化劑的測試方法已很成熟,就是將粉末配成墨水電極并在旋轉(zhuǎn)圓盤電極表面成膜進行測試,而對于多孔介質(zhì)材料中電子轉(zhuǎn)移數(shù)的計算目前沒有相關(guān)文獻的報道。本論文對CNP中02擴散過程進行理論分析,在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上建立O2擴散模型。實驗對不同厚度的CNP進行了測試,對模型中02的擴散系數(shù)進行探究,確定了此系數(shù)為一定值。擴散系數(shù)的探究進一步反映了模型建立的可行性和電子轉(zhuǎn)移數(shù)計算的準確性。本論文通過理論分析,建立多孔介質(zhì)材料中O2擴散模型,為多孔介質(zhì)材料計算電子轉(zhuǎn)移數(shù)提供了一種新方法。此外,采用電化學(xué)恒壓生長的方式在CNP上沉積Fe304納米顆粒,研究了沉積電壓和沉積時間對Fe304納米顆粒生長的影響,成功制備出CNP/Fe3O4催化劑。最后,根據(jù)所建立的模型對此催化劑的電子轉(zhuǎn)移數(shù)進行計算,理論和實驗結(jié)果都表明CNP/Fe3O4催化劑對氧還原過程具有較高的催化活性,電子轉(zhuǎn)移數(shù)以2電子和4電子的轉(zhuǎn)移模式共同進行。另外我們還化學(xué)合成了CNFs/Fe3O4復(fù)合材料,應(yīng)用于微波吸收。在頻率為7GHz時,其反射波的衰減為-11 dB。
【關(guān)鍵詞】：氧還原 電子轉(zhuǎn)移數(shù) 擴散系數(shù) 碳納米紙
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 燃料電池簡介10-12
• 1.2 燃料電池工作原理12-13
• 1.3 堿性介質(zhì)中氧還原機理13-15
• 1.3.1 二電子轉(zhuǎn)移模式13-14
• 1.3.2 四電子轉(zhuǎn)移模式14-15
• 1.4 氧還原催化劑的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4.1 鉑系催化劑15-16
• 1.4.2 金、銀及其合金催化劑16
• 1.4.3 金屬螯合物催化劑16-17
• 1.4.4 金屬氧化物催化劑17
• 1.4.5 碳粉末載體17-18
• 1.4.6 碳納米紙(CNP)18-19
• 1.5 Fe_3O_4作為氧還原催化劑研究進展19-20
• 1.6 本論文的研究目的和主要內(nèi)容20-21
• 1.6.1 研究目的20
• 1.6.2 主要內(nèi)容20-21
• 第二章 實驗原理及物理表征21-31
• 2.1 實驗材料及設(shè)備21-22
• 2.1.1 主要化學(xué)試劑21-22
• 2.1.2 主要實驗儀器及表征設(shè)備22
• 2.2 CNP/Fe_3O_4催化劑的制備原理22-24
• 2.2.1 制備原理22-23
• 2.2.2 制備方法23
• 2.2.3 實驗裝置23-24
• 2.3 電化學(xué)表征及性能評價24-26
• 2.3.1 循環(huán)伏安法(CV)24
• 2.3.2 線性掃描伏安法(LSV)24-25
• 2.3.3 旋轉(zhuǎn)圓盤電極25
• 2.3.4 Kouteky-Levich方程25
• 2.3.5 電子轉(zhuǎn)移數(shù)n25-26
• 2.4 物理表征26-30
• 2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)26-27
• 2.4.2 X射線衍射(XRD)27-28
• 2.4.3 X射線光電子能譜分析(XPS)28-29
• 2.4.4 拉曼光譜(Raman)29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 CNP/Fe_3O_4催化劑的制備31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 CNP/Fe_3O_4催化劑的制備31
• 3.3 探究Fe_3O_4電化學(xué)沉積的電壓范圍31-33
• 3.3.1 CV曲線分析31-32
• 3.3.2 不同沉積電壓下產(chǎn)物的形貌分析32-33
• 3.4 探究Fe_3O_4電化學(xué)沉積的時間影響33-38
• 3.4.1 形貌分析33-35
• 3.4.2 物相分析35
• 3.4.3 元素分析35-36
• 3.4.4 拉曼分析36-37
• 3.4.5 負載量的計算37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 多孔介質(zhì)材料氧還原催化性能測試39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 多孔介質(zhì)材料氧氣擴散模型的建立39-43
• 4.2.1 模型建立與推導(dǎo)39-42
• 4.2.2 多孔介質(zhì)層的材料表面積42
• 4.2.3 多孔介質(zhì)層O_2擴散系數(shù)42-43
• 4.2.4 電子轉(zhuǎn)移數(shù)n43
• 4.3 CNP表面積的探究43-47
• 4.3.1 CNP的表面積CV測試43-45
• 4.3.2 多孔電極的電流與CNP厚度以及頻率的關(guān)系45-47
• 4.4 CNP/Fe_3O_4氧還原性能的測試47-52
• 4.4.1 CNP的LSV測試47
• 4.4.2 CNP斜率曲線擬合47-49
• 4.4.3 CNP中O_2擴散系數(shù)計算49
• 4.4.4 CNP/Fe_3O_4 CV測試49-50
• 4.4.5 CNP/Fe_3O_4 LSV測試50-51
• 4.4.6 CNP/Fe_3O_4斜率曲線擬合51
• 4.4.7 CNP/Fe_3O_4氧還原過程電子轉(zhuǎn)移數(shù)n51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 CNFs/Fe_3O_4復(fù)合材料應(yīng)用于電磁波屏蔽53-57
• 5.1 引言53
• 5.2 制備原理和方法53
• 5.3 物理表征53-56
• 5.3.1 CNFs/Fe_3O_4復(fù)合材料的物相分析53-54
• 5.3.2 表面形貌分析54
• 5.3.3 電磁波吸收測試54-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 第六章 總結(jié)與展望57-58
• 6.1 總結(jié)57
• 6.2 展望57-58
• 參考文獻58-64
• 碩士期間參與的課題、取得的成果及獎勵64-66
• 參與導(dǎo)師的研究課題64
• 碩士期間的成果64-66
• 已發(fā)表文章64
• 獲獎情況64-66
• 致謝66

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王麗娟;在石墨及聚酞菁化合物電極上氧還原的電催化[J];催化學(xué)報;1988年01期

2 黃幼菊;李偉善;黃青丹;李偉;張慶龍;蔣臘生;;氫鉬青銅對鉑催化氧還原反應(yīng)的促進作用[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2007年05期

3 李之樂;曾為民;馬玉錄;;聚苯胺載鉑鈀電極的制備及氧還原催化性能研究[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年04期

4 李萍;李升憲;胡曉宏;王會勤;;球磨方法對氧還原催化劑性能的影響[J];電池;2006年03期

5 位辰先,田建華,梁寶臣,劉邦衛(wèi);制備條件對卟啉鈷氧還原催化性能的影響[J];天津理工學(xué)院學(xué)報;2004年03期

6 孫曉然;李光躍;夏定國;張立美;李釩;;均苯四甲酰亞胺橋聯(lián)的聚酞菁亞鐵的氧還原反應(yīng)(英文)[J];物理化學(xué)學(xué)報;2013年07期

7 左小剛;;硫酸鹽還原菌對陰極氧還原反應(yīng)的影響[J];新疆有色金屬;2013年05期

8 張麗娟,夏定國,王振堯,袁嶸,吳自玉;鉑鉍金屬間化合物催化劑的氧還原與抗甲醇氧化性能[J];物理化學(xué)學(xué)報;2005年03期

9 李英霞;陳章霖;羅瑞賢;陳靄t，

本文編號：562274