燃料電池是一種非常有前景的新能源轉(zhuǎn)換設(shè)備,其涉及的電化學(xué)反應(yīng)如在陽極發(fā)生的甲醇氧化反應(yīng)(MOR)、在陰極發(fā)生的氧還原反應(yīng)(ORR),以及電催化析氫反應(yīng)(HER)都是目前研究的重點方向。目前貴金屬Pt是已知最有效的電催化劑,但是由于Pt的稀缺昂貴,造成燃料電池成本較高,致使其難以大規(guī)模應(yīng)用。為此,人們提出多種方案解決這個問題,如用低Pt或非Pt催化劑代替純Pt催化劑。盡管眾多低Pt或非Pt催化劑已經(jīng)研制出來,但其電化學(xué)性能(如活性、穩(wěn)定性)有待進(jìn)一步提升。探索新的合成方法和深入研究電催化劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,不僅有重要的科學(xué)意義,還對燃料電池的應(yīng)用有重大的實際意義。本文旨在探索通過微反應(yīng)合成和調(diào)控低鉑PtFeCe納米雜化物催化劑和非鉑Fe單原子及FeCo核殼結(jié)構(gòu)催化劑,研究組分構(gòu)成、界面微結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)等因素對于納米顆粒性能的影響。具體內(nèi)容如下:1、通過程序微流控設(shè)備制備了具有雜化結(jié)構(gòu)的PtFe-PtxFeyCezOj納米粒子。PtFe-PtxFeyCezOj納米粒子的整體尺寸約為2 nm,由富含PtFe的內(nèi)核和富含CeOx的外層構(gòu)成了具有原子濃度梯度的微結(jié)構(gòu),具有多棱角形狀和粗糙表面。通...

【文章來源】： 北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 燃料電池工作原理
    1.2 電催化劑簡介
        1.2.1 貴金屬催化劑
        1.2.2 非貴金屬催化劑
        1.2.3 單原子催化劑
    1.3 電催化劑微結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控策略
        1.3.1 電催化劑微結(jié)構(gòu)的調(diào)控
        1.3.2 電催化劑電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控
    1.4 本論文的研究目的和主要內(nèi)容
2 實驗方法與理論
    2.1 實驗器材
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗設(shè)備
    2.2 制備方法
        2.2.1 微流控方法簡介
        2.2.2 微流控制備PtFeCe系列催化劑
        2.2.3 超聲霧化法簡介
        2.2.4 超聲霧化制備Fe單原子催化劑
        2.2.5 超聲霧化制備FeCo核殼結(jié)構(gòu)納米催化劑
    2.3 物理結(jié)構(gòu)與性質(zhì)表征方法
    2.4 電化學(xué)性能表征方法
        2.4.1 PtFeCe的電化學(xué)性能表征
        2.4.2 非Pt催化劑的電化學(xué)表征
    2.5 理論與計算
3 PtFeCe催化劑的制備與電催化性能調(diào)控
    3.1 引言
    3.2 合成方法與反應(yīng)機理
    3.3 形貌和結(jié)構(gòu)表征
    3.4 電化學(xué)性能表征
    3.5 本章小結(jié)
4 Fe單原子系列催化劑的制備與電催化性能調(diào)控
    4.1 引言
    4.2 合成方法與反應(yīng)機理
    4.3 形貌和結(jié)構(gòu)表征
    4.4 電化學(xué)性能表征
    4.5 本章小結(jié)
5 FeCo合金納米催化劑的電子結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能調(diào)控
    5.1 引言
    5.2 形貌和結(jié)構(gòu)表征
    5.3 電化學(xué)性能表征
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
附表1 文獻(xiàn)中相關(guān)催化劑ORR性能總結(jié)
作者簡歷及在學(xué)研究成果



本文編號：3530968