作為新一代綠色高效能量轉換裝置,燃料電池和金屬空氣電池引起了很大的關注。然而,其陰極上固有的緩慢的氧還原反應（oxygen reduction reaction,ORR）動力學嚴重限制了它們在商業(yè)應用中的發(fā)展。通常,鉑（Pt）基材料被認為是最有效的ORR電催化劑之一。但是由于稀缺性、高成本、低穩(wěn)定性和低耐甲醇性,Pt基催化劑在實際應用中也面臨著艱巨的挑戰(zhàn)。因此,研究非貴金屬催化劑（Non-precious metal catalysts,NPMCs）作為ORR鉑基材料的有效的替代品顯得非常重要。由于優(yōu)異的電荷導電性、大的表面積和豐富的摻雜特性,石墨烯作為碳材料的一種,在電催化應用中表現(xiàn)出卓越的性能。本文設計并制備了基于石墨烯的N摻雜多孔碳納米片（graphene-based N-doped holey carbon nanosheets,GNHCNs）以及三維多孔氮磷共摻雜石墨烯催化劑（three-dimensional nitrogen and phosphorous co-doped holey graphene foams,N,P-HGFs）,通過物理表征及ORR性能、鋅空氣電池... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

燃料電池示意圖

電池外部和內部之間的氧氣壓力差而擴散到多孔碳電極中，電解液中的氧還原為氫氧根離子。金屬鋅氧化產生可溶的鋅酸），該過程通常進行直至它們在電解質中過飽和，之后鋅酸根離鋅。最后，產生的羥基離子從空氣陰極遷移到鋅陽極，完成全應如式(1-4)、(1-5)、(1-6)、(1-7)、(1-8)和(1-9)所示。反應：Zn → Zn2++ 2e-Zn2++ 4OH- → Zn(OH)42-(E0= -1.25 V vs. NHE) Zn(OH)42-→ ZnO + H2O + 2OH-反應：O2+ 2H2O + 4e-→ 4OH-(E0= 0.4 V vs. NHE) 應：2Zn + O2→ 2ZnO (E0= +1.65 V vs. NHE) 應：Zn + 2H2O → Zn(OH)2+ H2

圖 1-3 氮摻雜碳材料的 ORR 反應路徑示意圖[18]使活性位點盡可能多地暴露在多相催化劑的表面面活性位點不同，由本體雜原子誘導的未暴露的忽略不計。在這種情況下，有研究者[22]制備的核了良好的 ORR 和 OER 性能。其中，N 摻雜碳殼物種形成的活性位點，完整的內部 CNT 保證了外。因此，控制摻雜劑位置，理解碳納米結構與活性化學動力學之間的關系，并進一步精確地控制催控制的摻雜劑位置的 C-MFC 的研究和開發(fā)仍處于的持續(xù)研究。構/宏觀結構控制 ORR 過程僅發(fā)生在低溫燃料電池中的三相邊界和產物水的輸送。合適的孔隙率和微觀結構，例利于電解質的滲透和離子與 O2的輸送，從而導

【參考文獻】：
期刊論文
[1]硫摻雜有序介孔碳材料作為燃料電池氧還原催化劑[J]. 王海文,王一丹,茅潛龍,安國強,車強,張順江,殷馨.  無機化學學報. 2019(03)
[2]雜原子摻碳材料氧還原催化劑研究進展[J]. 丁煒,張雪,李莉,魏子棟.  電化學. 2014(05)

博士論文
[1]碳基/過渡金屬（Co、Cu）氧還原催化劑的制備及其電化學性能研究[D]. 白佛.吉林大學 2016
[2]摻雜碳基催化劑的制備及其氧還原性能研究[D]. 彭洪亮.華南理工大學 2015

碩士論文
[1]氮磷雙摻雜石墨烯的制備與性能研究[D]. 董立業(yè).北京理工大學 2016



本文編號：3543199