能源短缺和環(huán)境污染是當今社會面臨的兩個亟需解決的問題,人類生產(chǎn)生活過度依賴石油、煤炭以及天然氣等傳統(tǒng)能源,不僅嚴重破壞了人類賴以生存的環(huán)境,而且也難以維持人類社會繼續(xù)發(fā)展的需要。綠色清潔能源以及綠色制備化學品技術為人類的可持續(xù)發(fā)展提供了新的視野,如燃料電池、可充鋅-空電池,是有望替代傳統(tǒng)能源的清潔能源轉化技術,將化學能有效地轉化為電能。常溫、常壓電催化氮氣還原合成氨是非常有前景的綠色制備化學品技術,如果能取代工業(yè)合成氨工藝,將極大減少合成氨工業(yè)對環(huán)境的污染。對于上述化學能轉化為電能和電能轉化為化學能技術,電極反應動力學緩慢,如氧氣還原反應（ORR）、氧析出反應（OER）以及氮氣還原反應（NRR）,需要高效催化劑加速這幾類電極反應過程。目前,貴金屬催化劑對這幾類反應催化效果最好,但由于貴金屬成本高、儲量少,嚴重制約了它們的大規(guī)模商業(yè)化應用。因此,開發(fā)儲量豐富的、高效的非貴金屬催化劑,應用于上述電極反應,對改善當前的能源短缺和環(huán)境污染問題具有重要意義。本論文利用儲量豐富的非貴金屬（Fe、Mo）及雜原子（N、P）摻雜的碳,設計并合成了兩類高效、穩(wěn)定的氧氣和氮氣電極催化劑。通過對材料的形貌、組... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
前言
1 文獻綜述
    1.1 氮還原反應
        1.1.1 合成氨發(fā)展
        1.1.2 生物固氮酶
        1.1.3 電催化合成氨機理概述
        1.1.4 氨的檢測
        1.1.5 非貴金屬催化劑在氮氣還原的研究進展
    1.2 氧還原反應
        1.2.1 ORR反應途徑
        1.2.2 非貴金屬催化劑在氧氣還原的研究進展
    1.3 析氧反應
        1.3.1 OER機理概述
        1.3.2 非貴金屬催化劑在氧氣析出的研究進展
    1.4 本論文的選題背景與研究內(nèi)容
2 實驗材料試劑以及表征方法
    2.1 實驗藥品
    2.2 材料表征
        2.2.1 X射線電子能譜(XPS)
        2.2.2 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.3 透射電鏡(TEM)
        2.2.4 掃描電鏡(SEM)
        2.2.5 擴展X射線吸收精細結構(EXAFS)和X射線吸收近邊結構(XANES)
    2.3 電化學性能測試
        2.3.1 循環(huán)伏安(CV)測試
        2.3.2 旋轉圓盤(RDE)測試
        2.3.3 鋅空電池測試
        2.3.4 OER電化學測試
        2.3.5 NRR電化學測試
        2.3.6 氨標準曲線的測試以及銨根離子的檢測
        2.3.7 肼標準曲線的測試以及肼的檢測
3 磷摻雜雙金屬MOF衍生的催化劑制備及其NRR性能的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 催化劑Mo-C/Mo-PC的制備
        3.2.2 催化劑Fe-C/Fe-PC的制備
        3.2.3 MoFe-MOFs前驅體的制備
        3.2.4 催化劑MoFe-C微球/MoFe-PC微球的制備
        3.2.5 工作電極的制備
    3.3 結果討論
        3.3.1 催化劑的結構及其表征
        3.3.2 電化學性能測試
    3.4 本章小結
4 氮、磷共摻雜碳納米球的制備及其電催化氧氣性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 催化劑前驅體的制備
        4.2.2 催化劑NPC-“Cs”的制備
        4.2.3 催化劑NPC和 Ni foam對比樣的制備
        4.2.4 催化劑PC-“Cs”的制備
        4.2.5 工作電極的制備
    4.3 結果與討論
        4.3.1 催化劑的結構及其表征
        4.3.2 電化學性能測試
    4.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間已發(fā)表或待發(fā)表的論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Recent advances in the precise control of isolated single-site catalysts by chemical methods[J]. Zhijun Li,Dehua Wang,Yuen Wu,Yadong Li.  National Science Review. 2018(05)



本文編號：3690275