氧還原反應(yīng)（oxygen reduction reaction,ORR）是不同能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)器件如燃料電池、金屬-空氣電池、微生物燃料電池等的重要半反應(yīng),其遲緩的動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重限制了這些器件的性能。貴金屬鉑（Pt）是活性最好的ORR催化劑,但存在成本高、耐用性差等缺點(diǎn)。為了尋找可替代的ORR催化劑,人們進(jìn)行了深入的研究。雜原子摻雜的碳材料已經(jīng)被證明是有前途的ORR催化劑之一,但目前對合成方式-摻雜位點(diǎn)-催化性能三者之間的相互關(guān)系缺乏深入認(rèn)識(shí)。本文通過簡單環(huán)保的方法,制備出N/S共摻雜石墨烯材料,并對其ORR催化性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要工作如下:（1）使用多巴胺、半胱氨酸分別作為氮源、硫源,利用多巴胺的自聚合特性首先功能化氧化石墨烯（graphene oxide,GO）,隨后修飾半胱氨酸,最后在惰性氣氛下通過退火制備了N/S共摻雜石墨烯。產(chǎn)物呈現(xiàn)多孔三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),納米片高度褶皺,具有較高的比表面積,氮、硫原子均被有效摻雜到了石墨烯骨架中。電化學(xué)測試表明所制備的ORR催化劑,在堿性介質(zhì)中以4電子轉(zhuǎn)移過程為主,并且表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的催化活性、穩(wěn)定性以及較強(qiáng)的耐甲醇干擾能力,是一種性能良好的ORR... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 綜述
    1.1 電化學(xué)氧還原的重要意義
        1.1.1 氧還原反應(yīng)的基本圖像
        1.1.2 氧還原反應(yīng)遲緩的動(dòng)力學(xué)
    1.2 ORR催化劑的評價(jià)方法與指標(biāo)
        1.2.1 評價(jià)方法
        1.2.2 評價(jià)指標(biāo)
    1.3 氧還原催化劑的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 基于貴金屬的氧還原催化劑
        1.3.2 基于其它非貴金屬的催化劑
        1.3.3 基于雜原子摻雜碳材料的催化劑
    1.4 雜原子摻雜碳材料的氧還原催化研究
        1.4.1 摻雜碳材料的制備方式
        1.4.2 單摻雜碳材料
        1.4.3 多摻雜碳材料
    1.5 本論文的研究內(nèi)容和意義
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 儀器和試劑
        2.1.1 儀器
        2.1.2 試劑
    2.2 主要表征方法
    2.3 工作電極制備
    2.4 主要電化學(xué)研究方法
第3章 基于聚多巴胺修飾的氮硫共摻雜石墨烯催化劑的制備與性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 氧化石墨烯（GO）的制備
        3.2.2 多巴胺修飾石墨烯（PDA-rGO）的制備
        3.2.3 復(fù)合材料（Cys-PDA-rGO）的制備
        3.2.4 N/S共摻雜石墨烯催化劑的制備
        3.2.5 電化學(xué)測量
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 催化劑的納米結(jié)構(gòu)和組成的研究
        3.3.2 催化劑的氧還原催化行為
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于半胱氨酸修飾的氮硫共摻雜石墨烯催化劑的制備與性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 氧化石墨烯（GO）的制備
        4.2.2 復(fù)合材料（Cys-rGO）的制備
        4.2.3 N/S共摻雜石墨烯催化劑的制備
        4.2.4 電化學(xué)測量
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 催化劑的納米結(jié)構(gòu)和組成的研究
        4.3.2 催化劑的氧還原催化行為
        4.3.3 反應(yīng)過程可能的機(jī)理研究
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間科研情況



本文編號(hào)：2970665