本文關鍵詞：基于石墨烯載體的鈀基催化劑的制備及電催化性能

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【摘要】：直接醇類燃料電池(Direct Alcohol Fuel Cells,DAFCs),是一種非常有潛力的環(huán)境友好型能源,具有燃料來源豐富、能量密度高、便于操作以及運行溫度低等優(yōu)點。在堿性介質中,DAFCs不僅能有效緩解醇類滲透問題,具有優(yōu)異于酸性條件下的反應動力學,而且在該條件下催化劑的選擇范圍大大拓寬。Pd比Pt價格低廉,儲量相對豐富,在堿性環(huán)境中表現出優(yōu)于Pt的電催化性能,因此Pd基催化劑逐漸成為直接堿性醇類燃料電池中非常有應用前景的一類催化劑。石墨烯具有比表面積大、成本較低、導電性好及優(yōu)異的熱學性能,作為一種高效的催化劑載體材料在電催化領域引起了廣泛關注。然而,在石墨烯做為載體的實際應用過程中容易產生不可逆的團聚或疊加,限制了其發(fā)展和應用。因此,通過自組裝的方法將石墨烯制備成三維網狀立體結構以解決石墨烯的團聚問題成為目前的研究熱點之一。離子液體具有綠色環(huán)保,結構設計性強以及穩(wěn)定性高等特點,被廣泛應用于各種碳納米材料的功能化修飾,包括對石墨烯的非共價功能化、共價功能化和摻雜功能化修飾,大大地提高了石墨烯的分散性和穩(wěn)定性�；陔x子液體和石墨烯的優(yōu)異性能,本論文圍繞三維石墨烯負載鈀(Pd/3DGA),三維石墨烯負載鈀銀合金(Pdx Agy3DGA)及聚離子液體修飾石墨烯負載多孔鈀銀金(Pd Ag Au/PIL-G)三種催化劑展開了以下研究:(1)采用水熱-冷凍干燥法合成了Pd/3DGA催化劑,利用SEM、IR和Raman等測試技術對催化劑的形貌和結構進行了表征,并通過電化學測試對催化劑的電催化性能進行研究,研究結果表明:和商業(yè)Pd/C相比,Pd/3DGA在堿性介質中對甲醇、乙醇、乙二醇和異丙醇的電氧化不僅表現出了很好的電催化活性,而且具有良好的催化穩(wěn)定性。(2)通過水熱-冷凍干燥和共還原的方法合成了不同組成的Pdx Agy/3DGA催化劑,利用SEM、EDS、Raman和XRD等方法對催化劑的形貌和結構進行了表征,并研究了該系列催化劑在堿性條件下對乙醇氧化的電催化性能,結果表明:催化劑Pd1Ag1/3DGA表現出最優(yōu)的催化活性和穩(wěn)定性。(3)利用電化學置換法合成了多孔PdAgAu納米籠材料,并通過原位聚合合成咪唑類聚離子液體(聚1-乙烯基-3-乙腈基咪唑溴鹽),利用該聚離子液體對石墨烯進行表面功能化修飾,形成復合載體PIL-G,將多孔Pd Ag Au金屬負載在PIL-G上,得到Pd Ag Au/PIL-G催化劑,通過SEM、EDS、UV-vis等方法表征了催化劑的形貌和組成,通過電化學性能測試評價了其電催化性能,結果表明:咪唑類聚離子液體對石墨烯進行功能化修飾后可促進催化劑的電催化活性和穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：石墨烯 鈀基電催化劑 電化學置換 離子液體 直接醇燃料電池
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM911.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 燃料電池基礎10
• 1.1.2 燃料電池的分類10-11
• 1.1.3 質子交換膜燃料電池的發(fā)展現狀11-12
• 1.2 直接醇類燃料電池概述12-15
• 1.2.1 直接甲醇燃料電池的反應機理及存在問題12-14
• 1.2.2 直接乙醇燃料電池的反應機理14-15
• 1.3 直接醇類燃料電池中陽極催化劑研究進展15-17
• 1.3.1 直接醇類燃料電池中鈀基催化劑的研究15-17
• 1.4 直接醇類燃料電池中催化劑載體研究進展17-21
• 1.4.1 石墨烯的制備17-18
• 1.4.2 石墨烯的結構修飾18-21
• 1.4.2.1 石墨烯的三維自組裝19
• 1.4.2.2 離子液體對石墨烯的修飾19-21
• 1.5 課題研究來源和內容：21-24
• 第2章 材料表征和電化學性能測試24-30
• 2.1 實驗試劑24-25
• 2.2 實驗儀器25-26
• 2.3 催化劑結構表征26-27
• 2.3.1 X-射線粉末衍射(XRD)26
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)26
• 2.3.3 傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)26-27
• 2.3.4 拉曼光譜(Raman)27
• 2.3.5 紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)27
• 2.4 電化學性能測試27-30
• 2.4.1 電極體系27-28
• 2.4.2 工作電極的處理28
• 2.4.3 循環(huán)伏安法(CV)28-29
• 2.4.4 計時電流法(CA)29
• 2.4.5 電化學交流阻抗(EIS)29
• 2.4.6 線性掃描伏安法(LSV)29-30
• 第3章 三維石墨烯負載Pd催化劑的制備及其在堿性介質中對甲醇的電催化性能研究30-42
• 3.1 引言30-31
• 3.2 實驗部分31
• 3.2.1 三維石墨烯負載Pd(Pd/3DGA)的制備31
• 3.2.2 樣品的電化學測試31
• 3.3 結果與討論31-39
• 3.3.1 Pd/3DGA的形貌和結構表征31-35
• 3.3.2 電化學性能表征35-39
• 3.4 本章小結39-42
• 第4章 三維石墨烯負載鈀銀催化劑的制備及其在堿性介質中對乙醇的電催化性能研究42-52
• 4.1 引言42-43
• 4.2 實驗部分43
• 4.2.1 樣品的制備43
• 4.2.2 樣品的電化學測試43
• 4.3 結果與討論43-51
• 4.3.1 PdxAgy/3DGA的形貌和結構表征43-46
• 4.3.2 電化學性能表征46-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第5章 PIL-G負載多孔PdAgAu催化劑的制備及其在堿性介質中對乙醇的電催化性能研究52-66
• 5.1 引言52-53
• 5.2 實驗部分53-54
• 5.2.1 材料(PdAgAu/PIL-G)的制備：53-54
• 5.2.2 樣品的電化學測試54
• 5.3 結果與討論54-63
• 5.3.1 IL的圖譜數據54-56
• 5.3.2 多孔PdAgAu納米籠合成反應機理56-58
• 5.3.3 PdAgAu/PIL-G的形貌和結構特征58-60
• 5.3.4 電化學性能表征60-63
• 5.4 本章小結63-66
• 第6章 總結與展望66-68
• 6.1 總結66-67
• 6.2 工作展望67-68
• 參考文獻68-78
• 致謝78-79
• 研究生期間參與科研項目及成果79

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7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進展[J];化學進展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];科學觀察;2010年03期

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1 成會明;;石墨烯的制備與應用探索[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質量石墨烯及其功能化[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術與應用研究的最新進展[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[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 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學與表面工程學術會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實;;樹枝狀結構功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2011年

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10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學修飾及尺寸效應研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

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1 姚耀;石墨烯研究取得系列進展[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張們捷(實習) 特約記者 李季;石墨烯未來應用的十大猜想[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產不易炒作先行[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結緣諾貝爾獎[N];計算機世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實現產業(yè)化[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術產業(yè)導報;2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報;2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2011年

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1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應[D];中國科學技術大學;2011年

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3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學;2012年

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5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學應用研究[D];清華大學;2013年

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1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學模擬研究[D];西安電子科技大學;2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結構及其對電化學性能的影響[D];北京化工大學;2011年

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6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應的研究[D];華南理工大學;2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學;2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學;2012年

9 于金海;石墨烯的非共價功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學;2013年

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