鋅空氣電池因其能量密度高、原料豐富、環(huán)保、安全、成本低等優(yōu)點受到廣泛關注。但鋅空氣電池氧還原反應(ORR)和析氧反應(OER)過程的緩慢動力學,導致過電位高和催化效率低。鉑和銥/釕基貴金屬催化劑被認為是ORR和OER的高效電催化劑,但它們的稀缺性和高成本極大地限制其實際應用。研究具有雙功能催化活性和低成本的電催化劑對于鋅空氣電池的發(fā)展具有重要意義。Co基催化劑因其優(yōu)異的ORR和OER性能而引起廣泛的重視。本文主要通過簡單的合成方法制備多孔碳包覆Co微球、海膽狀尖晶石NiCo₂O₄以及ZIFs-Co NC多面體催化劑,分析其組成、結構和機理,并對其電催化性能進行研究,以提高Co基非貴金屬催化劑的性能。研究內容如下:(1)多孔碳包覆Co微球的制備及其電催化性能研究。首先采用水熱合成法制備Co前驅體球,再利用鹽酸多巴胺的自聚合作用經碳化獲得多孔碳包覆Co微球(Co/PC)。利用XRD和SEM等表征技術分析樣品的物相和形貌。電化學測試表明,Co/PC具有較高的ORR性能,其起始電位為0.886 V,半波電位為0.712 V,極限電流密度為5.50 m...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 電催化反應機理研究
        1.2.1 ORR機理
        1.2.2 OER機理
    1.3 貴金屬催化劑研究進展
        1.3.1 Pt基貴金屬催化劑
        1.3.2 Ru和Ir基貴金屬催化劑
    1.4 非貴金屬催化劑研究進展
        1.4.1 金屬有機骨架衍生材料
        1.4.2 過渡金屬氧化物
        1.4.3 碳基材料
    1.5 本論文研究意義、研究內容
第二章 實驗材料與測試方法
    2.1 材料及儀器設備
        2.1.1 材料及試劑
        2.1.2 儀器設備
    2.2 材料的物理表征及測試方法
        2.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
    2.3 材料的電化學性能測試
        2.3.1 工作電極的制備
        2.3.2 循環(huán)伏安曲線
        2.3.3 線性掃描伏安曲線
第三章 多孔碳包覆Co微球的制備及其電催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 Co/PC的制備方法
    3.3 Co/PC的物理表征
        3.3.1 材料的物相分析
        3.3.2 材料的形貌分析
    3.4 材料的電化學性能測試
    3.5 本章總結
第四章 海膽狀尖晶石NiCo₂O₄的制備及其電催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 尖晶石NiCo₂O₄的制備方法
    4.3 尖晶石NiCo₂O₄的物理表征
        4.3.1 材料的物相分析
        4.3.2 材料的形貌分析
    4.4 材料的電化學性能測試
        4.4.1 循環(huán)伏安曲線(CV)
        4.4.2 線性掃描伏安曲線(LSV)
        4.4.3 OER性能測試
        4.4.4 雙功能催化性能研究
    4.5 本章總結
第五章 ZIFs-CoNC多面體的制備及其電催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 ZIFs-CoNC多面體的制備方法
    5.3 ZIFs-CoNC多面體的物理表征
        5.3.1 材料的物相分析
        5.3.2 材料的形貌分析
    5.4 材料的電化學性能測試
        5.4.1 循環(huán)伏安曲線(CV)
        5.4.2 線性伏安掃描曲線(LSV)
        5.4.3 OER性能研究
        5.4.4 雙功能催化性能研究
    5.5 本章總結
第六章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文



本文編號：3946662