本文關鍵詞：基于細菌纖維素合成氮摻雜碳納米纖維及其催化氧還原性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：燃料電池具有高的能量密度、高的效率、安全性高、環(huán)境效益好等特點,近幾年來受到了越來越多的科學家以及相關領域人員的高度重視,被認為是先進能源技術領域具有極大應用前景的能量轉換裝置。但是燃料電池的陰極動力學性質緩慢、過電位過大,以及現(xiàn)在市場的商業(yè)催化劑價格昂貴,以至于它們的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展受到了限制。為了應對這些難題,尋找優(yōu)異的氧還原催化劑成為現(xiàn)階段最緊迫的任務。本文以廉價的細菌纖維素為基體,采用簡便的合成方法制備出了氮摻雜碳納米纖維復合物材料作為燃料電池陰極氧還原的電催化劑材料。通過XRD、TEM、SEM、HRTRM、XPS、氮氣吸脫附測試和電化學測試等分析技術,對材料的形貌、結構、形成機理以及氧還原(ORR)電催化性能進行了系統(tǒng)的研究,具體如下:(1)以廉價的細菌纖維素作為基底,六水合三氯化鐵作為氧化劑,通過原位聚合的方法實現(xiàn)細菌纖維素與聚吡咯的復合,并經(jīng)高溫碳化制備出了氮摻雜碳納米纖維N-CNFs。通過物理表征發(fā)現(xiàn),N-CNFs具有明顯的網(wǎng)狀結構,有利于氧還原反應中電解液的快速轉移。通過對其氧還原性能進行測試,并與商業(yè)的Pt/C進行比較,結果表明N-CNFs具有優(yōu)異的起始電位和極限電流,通過對比發(fā)現(xiàn),在氮的4種鍵態(tài)結構中,吡啶氮對促進ORR催化貢獻最大。(2)以細菌纖維素作為基底,過二硫酸銨作為氧化劑,通過原位聚合的方法實現(xiàn)了細菌纖維素與聚苯胺的復合,并經(jīng)高溫碳化制備出了氮摻雜材料N-CNFs。電化學性能測試結果表明,N-CNFs的氧還原性能較差。因此本章使用微波輔助乙二醇還原法制備了負載了Pt的ORR催化劑Pt/N-CNFs。通過電化學性能測試發(fā)現(xiàn),Pt/N-CNFs具有卓越的ORR催化能力、良好的電化學穩(wěn)定性。表明材料中N與Pt發(fā)揮了很好的協(xié)同作用。
【關鍵詞】：細菌纖維素 碳納米纖維 氮摻雜 燃料電池 氧還原
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-28
• 1.1 燃料電池概述8-17
• 1.1.1 燃料電池的基本原理8-11
• 1.1.2 燃料電池的分類11-16
• 1.1.3 燃料電池的應用和優(yōu)缺點16-17
• 1.2 燃料電池氧還原電催化原理17-18
• 1.3 陰極氧還原催化劑的分類18-21
• 1.3.1 貴金屬催化劑18-19
• 1.3.2 非貴金屬催化劑19-21
• 1.4 細菌纖維素21-22
• 1.4.1 細菌纖維素的概述21-22
• 1.4.2 細菌纖維素及其復合材料22
• 1.5 本文的研究目的和意義22-24
• 參考文獻24-28
• 第二章 實驗試劑、儀器及表征方法28-34
• 2.1 實驗藥品和儀器設備28-30
• 2.1.1 主要實驗藥品28-29
• 2.1.2 主要儀器設備29-30
• 2.2 材料結構分析及表征方法30-31
• 2.2.1 X射線粉末衍射儀30
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡30
• 2.2.3 透射電子顯微鏡30-31
• 2.2.4 碳材料的孔隙度和表面積分析31
• 2.2.5 X射線光電子能譜分析31
• 2.3 氮摻雜炭納米纖維的電化學性能測試方法31-34
• 2.3.1 工作電極的制備31-32
• 2.3.2 碳納米纖維催化劑電化學測試32-34
• 第三章 源自細菌纖維素聚吡咯復合物的氮摻雜碳納米纖維的制備及其催化氧還原性能34-49
• 3.1 引言34-35
• 3.2 實驗部分35
• 3.3 結果與討論35-43
• 3.3.1 N-CNFs的形成機理36
• 3.3.2 N-CNFs-800的SEM和TEM分析36-37
• 3.3.3 N-CNFs-800的XRD分析37
• 3.3.4 N-CNFs-800的比表面和孔徑圖像分析37-38
• 3.3.5 N-CNFs-800的元素分析38-40
• 3.3.6 N-CNFs-800的電化學性能分析40-43
• 3.4 結論43-44
• 參考文獻44-49
• 第四章 基于細菌纖維素聚苯胺復合物的氮摻雜碳納米纖維負載Pt的制備及其催化氧還原性能49-63
• 4.1 引言49-50
• 4.2 實驗部分50
• 4.2.1 CNFs的合成50
• 4.2.2 N-CNFs的合成50
• 4.2.3 Pt/N-CNFs的合成50
• 4.3 結果與討論50-58
• 4.3.1 Pt / N-CNFs的合成機理分析50-52
• 4.3.2 Pt/ N-CNFs的TEM分析52-53
• 4.3.3 Pt/ N-CNFs的XRD分析53-54
• 4.3.4 Pt/ N-CNFs的元素分析54-56
• 4.3.5 Pt/N-CNFs的電化學性能分析56-58
• 4.4 結論58-59
• 參考文獻59-63
• 結論與展望63-65
• 攻讀碩士期間取得的科研成果65-66
• 致謝66

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李輝芹;微生物生產(chǎn)的纖維素——細菌纖維素[J];產(chǎn)業(yè)用紡織品;2005年02期

2 馬霞,王瑞明,關鳳梅,賈士儒;發(fā)酵生產(chǎn)細菌纖維素菌株的特點[J];四川食品與發(fā)酵;2005年01期

3 張永鳳;盧紅梅;何緒曉;白愛琴;;細菌纖維素及其應用[J];江西食品工業(yè);2007年01期

4 李兆乾;裴重華;彭碧輝;;細菌纖維素的研究現(xiàn)狀及進展[J];纖維素科學與技術;2007年02期

5 胡海霞;張寶善;姜燭;;細菌纖維素發(fā)酵生產(chǎn)及其改性研究進展[J];食品工業(yè)科技;2008年10期

6 趙曉霞;朱平;王敏;董朝紅;;細菌纖維素再生前后結構與性質上的差異[J];合成纖維;2009年01期

7 黃翊鵬;陳衛(wèi)軍;夏秋瑜;陳華;趙松林;李枚秋;;細菌纖維素菌種及發(fā)酵工藝的研究進展[J];食品科技;2009年11期

8 彭湘屏;盧紅梅;;不同途徑提高細菌纖維素產(chǎn)量的比較[J];中國釀造;2010年10期

9 謝健健;洪楓;;細菌纖維素發(fā)酵原料的研究進展[J];纖維素科學與技術;2011年03期

10 李朋;唐水佳;楊光;楊雪霞;洪楓;;細菌纖維素復合材料的發(fā)酵制備研究[J];纖維素科學與技術;2011年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張夢影;馮玉紅;;細菌纖維素研究進展[A];2006年全國功能材料學術年會專輯[C];2006年

2 朱宏陽;馮珊;李泳寧;林偉鈴;王金海;;細菌纖維素產(chǎn)生菌株的分離及鑒定[A];第十二屆全國抗生素學術會議論文集[C];2013年

3 朱艷彬;夏露;李珊;劉振鴻;;新型生物材料細菌纖維素在環(huán)境領域中的應用進展[A];2010中國環(huán)境科學學會學術年會論文集(第四卷)[C];2010年

4 于長江;尹學瓊;吉立;雍國新;林強;;羧甲基細菌纖維素的制備及溶液性質[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 王丹;沈新元;;細菌纖維素膜的制備及其性能[A];上海市化學化工學會2007年度學術年會論文摘要集[C];2007年

6 朱平;趙曉霞;王敏;董朝紅;;堿溶劑體系下水溶性改性細菌纖維素的制備及表征[A];山東紡織工程學會十二屆第二次優(yōu)秀論文評選獲獎論文集[C];2011年

7 楊光;付麗娜;臧珊珊;周平;;基于細菌纖維素的醫(yī)用功能材料[A];2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 馮勁;施慶珊;歐陽友生;陳儀本;;2株同屬不同種的細菌所產(chǎn)細菌纖維素的分析[A];2012年鄂粵微生物學學術年會——湖北省暨武漢微生物學會成立六十年慶祝大會論文集[C];2012年

9 楊光;;基于細菌纖維素的智能型栓塞材料的制備[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題I：生物高分子與天然高分子[C];2013年

10 李瑩;卿爽;楊光;;細菌纖維素/透明質酸皮膚組織修復材料的制備和評價[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題H：醫(yī)用高分子[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 范南虹;細菌纖維素凝膠面膜獲專利優(yōu)秀獎[N];中國技術市場報;2010年

2 課題承擔單位:荊州文物保護中心;生物化學技術在古代絲織品保護中的應用研究[N];中國文物報;2009年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬霞;發(fā)酵生產(chǎn)細菌纖維素及其作為醫(yī)學材料的應用研究[D];天津科技大學;2004年

2 林德慧;基于細菌纖維素的胞壁模擬物研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

3 臧珊珊;基于細菌纖維素組織工程支架的構建、表征與生物相容性評價[D];華中科技大學;2015年

4 李元敬;細菌纖維素生物合成的耐酸適應性機理[D];中國科學院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所);2016年

5 黃建文;改性組織工程材料重建尿道的實驗研究[D];上海交通大學;2015年

6 趙曉霞;細菌纖維素纖維的制備與性能研究[D];青島大學;2010年

7 葛含靜;細菌纖維素高產(chǎn)菌株高壓誘變選育及其機理研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2012年

8 楊亮;細菌纖維素增強復合材料制備、表征及對蛋白藥物承載研究[D];東華大學;2013年

9 石帥科;生化合成細菌纖維素及細菌纖維素基磷灰石納米復合材料的研究[D];東華大學;2009年

10 陳袁曦;材料表面微生物改性及細菌纖維素復合材料的制備與性能研究[D];華東理工大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王海波;細菌纖維素耐低溫生產(chǎn)菌株的選育及其改性的研究[D];山東輕工業(yè)學院;2009年

2 朱明陽;產(chǎn)細菌纖維素菌株選育及細菌纖維素性質研究[D];南京理工大學;2004年

3 毋銳琴;高產(chǎn)細菌纖維素菌株的篩選及發(fā)酵工藝優(yōu)化[D];西北農(nóng)林科技大學;2008年

4 劉坤;基于細菌纖維素的有序微納組裝[D];華中科技大學;2010年

5 呂瑾;細菌纖維素的分散及其在造紙中的應用研究[D];陜西科技大學;2012年

6 李少慧;細菌纖維素生物合成的調(diào)控及其紅曲霉菌復合發(fā)酵的研究[D];華中科技大學;2012年

7 魏靜;細菌纖維素/鑭系氧化物納米纖維的制備及性能研究[D];南京理工大學;2015年

8 王博;細菌纖維素防硬膜外粘連薄膜的研究[D];中國人民解放軍醫(yī)學院;2015年

9 李俊;親水性膠體和表面活性劑對Komagataeibacter nataicola Y19動態(tài)發(fā)酵產(chǎn)球形細菌纖維素的影響[D];海南大學;2014年

10 邢雪宇;細菌纖維素/明膠復合多孔支架的制備及性能研究[D];東華大學;2016年

  本文關鍵詞：基于細菌纖維素合成氮摻雜碳納米纖維及其催化氧還原性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：433995