本文關鍵詞：燃料電池用耐降解細菌纖維素復合膜的制備

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【摘要】：細菌纖維素膜(BCM)是一種具有高力學性能,高化學穩(wěn)定性、成本低等特點的環(huán)境友好型可再生生物材料,被廣泛應用于食品、光學材料、薄膜材料、生物醫(yī)用材料等領域。本文通過濕化學法將氧化鈰催化劑和鉑納米粒子負載在細菌纖維素膜上。通過水熱法將氧化鈰負載在細菌纖維素上。用硼氫化鈉還原氯鉑酸,在氧化鈰/細菌纖維素復合膜上摻雜鉑納米粒子,制備出了Pt/CeO2/BC復合膜。通過X射線光電子能譜(XPS)證實了氧化鈰和鉑納米粒子的存在。通過掃描電子顯微鏡(SEM),透射電鏡(TEM)X射線衍射(XRD),觀察研究了復合膜的微觀形貌結構。氧化鈰納米粒子的直徑在30-50nm,鉑納米粒子的直徑約為2-3nm,這些納米粒子定向分布在細菌纖維素納米纖維表面。通過TEM觀察發(fā)現(xiàn)納米粒子的分散性良好,很少出現(xiàn)團聚現(xiàn)象。在分解過氧化氫溶液的試驗中制備的復合膜展現(xiàn)出良好的催化性能。通過加速化學分解實驗發(fā)現(xiàn)CeO2/BC復合膜可以有效的減緩膜的化學降解,但過氧基自由基仍會對纖維素分子鏈造成損失。Pt/CeO2/BC復合膜在長時間加速降解后質量、力學性能都沒有明顯下降。說明摻雜鉑納米粒子的復合膜具有更高的自由基捕捉能力,能在更大程度上緩解質子交換膜的化學降解問題。
【關鍵詞】：細菌纖維素膜 質子交換膜 自由基捕捉劑
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2;TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 燃料電池10-14
• 1.1.1 質子交換膜燃料電池10-11
• 1.1.2 質子交換膜11-13
• 1.1.3 PEM的降解13-14
• 1.2 氧化鈰的介紹14-18
• 1.2.1 化學沉淀法制備氧化鈰15-16
• 1.2.2 水熱合成氧化鈰16-17
• 1.2.3 氧化鈰的摻雜17-18
• 1.3 細菌纖維素簡介18-23
• 1.3.1 細菌纖維的合成18-19
• 1.3.2 細菌纖維素的結構19-20
• 1.3.3 細菌纖維素的應用20-23
• 1.4 本文的研究內容及意義23-25
• 1.4.1 本文的研究背景23
• 1.4.2 本文的研究內容23-25
• 2 CeO_2/細菌纖維素膜復合膜的制備與表征25-44
• 2.1 引言25
• 2.2 實驗試劑和儀器25-27
• 2.2.1 實驗試劑25-26
• 2.2.2 實驗儀器26-27
• 2.3 CeO_2/BC復合膜的制備27-29
• 2.3.1 BC膜的制備27-28
• 2.3.2 CeO_2/BC復合膜的制備原理28
• 2.3.3 納米CeO_2的制備28-29
• 2.3.4 CeO_2/BC復合膜的制備29
• 2.4 性能分析和表征29-30
• 2.4.1 X射線衍射分析(XRD)29
• 2.4.2 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)29
• 2.4.3 熱重分析(TGA)29-30
• 2.4.4 掃面電子顯微鏡(SEM)30
• 2.4.5 透射電子顯微鏡(TEM)30
• 2.4.6 X射線光電子能譜(XPS)30
• 2.5 CeO_2/BC復合膜的表征30-43
• 2.5.1 CeO_2/BC復合膜的XRD分析30-34
• 2.5.2 CeO_2/BC復合膜的FT-IR分析34-35
• 2.5.3 CeO_2/BC復合膜的熱重分析(TGA)35-36
• 2.5.4 CeO_2/BC復合膜的XPS分析36-40
• 2.5.5 CeO_2/BC復合膜的SEM40-41
• 2.5.6 CeO_2/BC復合膜的TEM41-43
• 2.6 本章小節(jié)43-44
• 3 Pt/CeO_2/細菌纖維素膜復合膜的備與表征44-57
• 3.1 引言44
• 3.2 實驗試劑和儀器44-45
• 3.2.1 實驗試劑44
• 3.2.2 實驗儀器44-45
• 3.3 Pt/CeO_2/BC復合膜的制備45
• 3.4 Pt/CeO_2/BC復合膜的表征與測試45-46
• 3.4.1 Pt/CeO_2/BC復合膜的結構表征45
• 3.4.2 Pt/CeO_2/BC復合膜的性能測試45-46
• 3.4.2.1 Pt/CeO_2/BC復合膜催化分解性能測試45
• 3.4.2.2 Pt/CeO_2/BC復合膜加速化學降解實驗45-46
• 3.4.2.3 膜拉伸強度測試46
• 3.4.2.4 復合膜離子電導率測試46
• 3.5 結果與討論46-55
• 3.5.1 Pt/CeO_2/BC復合膜的XRD分析46-47
• 3.5.2 Pt/CeO_2/BC復合膜的SEM以及TEM47-48
• 3.5.3 Pt/CeO_2/BC復合膜的XPS分析48-50
• 3.5.4 Pt/CeO_2/BC復合膜的性能測試50-55
• 3.5.4.1 Pt/CeO_2/BC復合膜催化分解性能測試50-53
• 3.5.4.2 Pt/CeO_2/BC復合膜加速化學降解實驗53-55
• 3.5.4.3 Pt/CeO_2/BC復合膜質子傳導率測試55
• 3.6 本章小節(jié)55-57
• 4 結論與展望57-59
• 4.1 結論57
• 4.2 論文創(chuàng)新點57-58
• 4.3 研究課題發(fā)展方向58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-71
• 附錄71

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