金屬-空氣電池的商業(yè)化需要高效、低成本、穩(wěn)定的氧還原反應(yīng)（Oxygen Reduction Reaction,ORR）和水解析氧反應(yīng)（Oxygen Evolution Reaction,OER）雙功能電催化劑。天然煤的改性,無論是否經(jīng)過事先純化,用雜原子元素（例如N和S或金屬氧化物）進(jìn)行改性,都可以形成用于ORR和OER的非常有希望的電催化劑。然而,天然煤包含許多無機雜質(zhì),特別是Fe、Si、Al、Ca和K。因此,了解這些雜質(zhì)元素對煤基催化劑電催化性能的影響是非常有必要的。本文以來源豐富的煤為原料,合成了可逆氧電極用電催化劑,探討了煤中存在的Al、Si、Ca、K、Fe、Mg、Co、Mn、Ni、Cu等雜質(zhì)對催化劑電化學(xué)性能的影響。在被測樣品中,1 wt%的Fe、Al、Ca、K和Co的加入促進(jìn)了ORR,而1 wt%的Fe和Al的加入有利于OER,催化劑對這兩種反應(yīng)都表現(xiàn)出了穩(wěn)定的性能,并且在ORR的情況下催化劑還具有抗甲醇交叉的能力。重要的是,以制備的催化劑為陰極,鋅為陽極的鋅-空氣電池能夠為綠色LED燈供電超過80小時,并且在5 m A cm-2的電流密度下充放電極化曲線在500個循環(huán)（約... 

【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

簡單固液氣三相區(qū)的基本金屬-空氣電池配置[32]

遼寧科技大學(xué)碩士學(xué)位論文7切需要開發(fā)催化劑來降低其反應(yīng)活化能，提高反應(yīng)速率。1.3.2氧反應(yīng)催化劑的發(fā)展(1)氧還原催化劑的發(fā)展圖1.2不同金屬氧還原活性與氧結(jié)合能的函數(shù)關(guān)系[59]Fig.1.2Functionalrelationshipbetweenoxygenreducingactivityandoxygenbindingenergyofdifferentmetals[59]①貴金屬催化劑圖1.2[59]展示的函數(shù)關(guān)系就是金屬氧還原活性與氧結(jié)合能二者之間的關(guān)系，這二者的關(guān)系我們可以這么去看，金屬吸附氧原子能力太強，則會造成催化劑活性表面始終被氧原子占據(jù)，不利于催化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行；相反但如果金屬對氧原子的吸附能力太弱，則會導(dǎo)致氧氣無法吸附在催化劑活性表面，不利于催化反應(yīng)的發(fā)生。由圖1.2可以看出金屬Pt位于最頂端，故其在理論上是氧還原性能最好的催化劑，但它的價格太貴不適用于大規(guī)模使用。因此，研究學(xué)者為了盡可能的提高Pt的利用率和減少Pt的使用量，從設(shè)計調(diào)控Pt的形貌結(jié)構(gòu)等和制備Pt基合金催化劑兩個方向進(jìn)行了研究。在非吸附性的高氯酸電解液中，單晶Pt的氧還原活性是Pt（110）<Pt（111）<Pt（100）面[60,61]。而通過Markovic等人的研究發(fā)現(xiàn)，Pt的催化活性取決于表面原子排布。因此，控制Pt的形貌結(jié)構(gòu)讓其可以暴露更多的活性催化表面，進(jìn)而提高其氧還原性能，Pt的氧還原活性可以得到有效的提高。研究者們也將其它過渡金屬添加到Pt基催化劑中，使其合金化。如MyoungKiMin[63]等人合成了Pt-Co、Pt-Cr、Pt-Ni合金催化劑，其表面積變大，

的信息。SECM探針為被絕緣層包圍的超微圓盤電極，常為貴金屬或碳纖維[91]。SECM是由雙恒電位儀、步進(jìn)電機控制系統(tǒng)、高精度三維移動平臺、壓電晶體控制系統(tǒng)、電解池、電極和計算機等部分組成的（圖1.3[92]）。雙恒電位儀用于控制探針和基底電極之間的電壓并測得兩個電極的電流；步進(jìn)電機控制系統(tǒng)、高精度三維移動平臺、壓電晶體控制系統(tǒng)用于精確地控制探針在X、Y、Z三個方向的移動，一般需要微米甚至納米級別的定位精度；電解池固定在水平臺上，被測電極放于電解池的中心位置，計算機主要操作控制儀器和采集處理數(shù)據(jù)。圖1.3SECM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖[92]Fig.1.3SchematicdiagramofSECMsystem[92]根據(jù)樣品表面對探針電化學(xué)過程的影響，SECM有幾種常規(guī)的工作模式，主

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
[1]掃描電化學(xué)顯微成像系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王偉.長春理工大學(xué) 2018



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