質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是未來的新型環(huán)保能源,由于其能量轉(zhuǎn)換效率高,反應物來源沒有限制而被認為是最有望解決能源危機的技術之一。它的陰極反應是反應動力學較慢的氧還原反應（ORR）,因此需要非常高效的催化劑來加快反應的進程。目前商業(yè)化的Pt基催化劑由于貴金屬價格昂貴并且在電解質(zhì)溶液中的穩(wěn)定性差,容易中毒失活等因素,使PEMFC在幾十年不斷的探究中不能實現(xiàn)的大規(guī)模應用。因此,研發(fā)廉價高效的陰極非貴金屬催化劑對PEMFC的大規(guī)模發(fā)展具有重大意義。碳基負載過渡金屬的非貴金屬催化劑由于其比表面積大,活性及穩(wěn)定性優(yōu)越而受到廣泛關注。本論文以氮或硫元素摻雜的碳納米管/石墨碳為載體,負載過渡金屬后作為非貴金屬氧還原催化劑。首先,本論文通過水熱法合成IRMOF-3作為碳載體,并與硝酸鐵、十二烷基苯磺酸鈉以及三聚氰胺混合均勻后,在900 ^oC氮氣下高溫熱解后得到了氮摻雜的碳納米管/石墨碳負載Fe₃C的非貴金屬催化劑（MSF-900）。通過改變熱解前混合物的組分,得到了不同組分的催化劑。其中,樣品MSF-900的活性最高,其半波電位達到了0.91 V,高出商... 

【文章來源】：中國石油大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文獻綜述
    1.1 燃料電池概述
        1.1.1 燃料電池分類
        1.1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池構(gòu)成及工作原理
        1.1.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的缺陷
    1.2 氧還原反應催化劑研究進展
        1.2.1 貴金屬催化劑
        1.2.2 非貴金屬催化劑
    1.3 碳基復合材料在陰極材料方面的應用
        1.3.1 碳基雜原子摻雜非金屬催化劑
        1.3.2 碳基負載過渡金屬催化劑
    1.4 本論文的研究內(nèi)容和意義
第2章 氮摻雜碳納米管/石墨碳負載Fe3C作為ORR催化劑
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 藥品與試劑
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 不同組分催化劑的表征方法
        2.2.4 復合材料制備
        2.2.5 電化學活性評價
    2.3 復合材料的表征
        2.3.1 XRD表征
        2.3.2 掃描電子顯微鏡表征
        2.3.3 透射電子顯微鏡表征
        2.3.4 氮氣低溫吸脫附表征
        2.3.5 拉曼表征
        2.3.6 XPS表征
        2.3.7 Fe元素含量表征
    2.4 復合材料電化學活性評價
        2.4.1 氧還原活性探究
        2.4.2 穩(wěn)定性以及甲醇耐受力探究
    2.5 本章小結(jié)
第3章 硫,氮共摻雜碳納米管/石墨碳負載Co單質(zhì)作為ORR催化劑
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑
        3.2.2 實驗設備
        3.2.3 不同組分催化劑的表征方法
        3.2.4 硫,氮共摻雜碳納米管/石墨碳復合電極材料的制備
        3.2.5 電化學活性評價
    3.3 復合材料的表征
        3.3.1 XRD表征
        3.3.2 SEM表征
        3.3.3 TEM表征
        3.3.4 元素面掃以及高倍電鏡表征
        3.3.5 氮氣低溫物理吸附
        3.3.6 拉曼表征
        3.3.7 XPS表征
    3.4 復合材料的電化學性能評價
        3.4.1 氧還原活性探究
        3.4.2 穩(wěn)定性和甲醇耐受力性能研究
    3.5 本章小結(jié)
第4章 結(jié)論
參考文獻
致謝
個人簡歷及在學期間發(fā)表的學術論文
攻讀碩士學位期間學術論文的發(fā)表情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Pt/C催化劑對乙醇電氧化的粒徑效應[J]. 唐亞文,馬國仙,周益明,包建春,陸路德,陸天虹.  物理化學學報. 2008(09)



本文編號：3558284