隨著當(dāng)今科技的日新月異和社會(huì)的進(jìn)步,人類對(duì)能源的渴求不斷擴(kuò)大。為了解決能源缺乏的問題,許多研究者對(duì)可再生能源有了更多關(guān)注。然而,可再生能源(如風(fēng)能、太陽能和潮汐能)因其穩(wěn)定性和連續(xù)性差的缺點(diǎn),迫切要求我們發(fā)展綠色高效的能源轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)方法。在最近的幾十年里,燃料電池和可充電金屬空氣電池作為有競爭力的選擇被深入研究。用于氧還原和析氧反應(yīng)的雙功能電極在決定燃料電池和可充電金屬空氣電池的性能方面起著至關(guān)重要的作用。但是,由于氧電極反應(yīng)遲緩的動(dòng)力學(xué),特別是在氧還原方面,這些裝置的功率密度和能量效率受到了嚴(yán)重制約。近來,通過用NaCl微晶作模板,一些具有良好孔徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分級(jí)多孔碳材料被成功地制備。在快速冷凍下形成NaCl微晶,由于其環(huán)境友好、易被水去除和可以通過重結(jié)晶循環(huán)的特點(diǎn),被認(rèn)為是制備多孔碳材料極便捷的模板。本文利用NaCl輔助模板法,二次煅燒合成了蜂窩狀的分級(jí)多孔碳材料,同時(shí)對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了深入的研究。一方面,通過改變不同有機(jī)前驅(qū)體、過渡金屬鹽和煅燒溫度等條件,篩選出最佳的氧還原催化劑。另一方面,通過對(duì)FeN-HPC-900(M)和FeN-HPC GDx進(jìn)行全面的物理表征和電化學(xué)測試...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 傳統(tǒng)能源的危機(jī)與新型能源的應(yīng)用
        1.1.1 傳統(tǒng)能源危機(jī)
        1.1.2 新型能源的使用
    1.2 多孔碳材料
        1.2.1 多孔碳材料的簡介
        1.2.2 多孔碳材料的制備與研究進(jìn)展
            1.2.2.1 活化法
            1.2.2.2 模板法
            1.2.2.3 直接碳化法
    1.3 氧還原催化劑
        1.3.1 氧還原反應(yīng)催化機(jī)理
        1.3.2 氧還原催化劑類型
        1.3.3 元素?fù)诫s類氧還原催化劑
            1.3.3.1 氮摻雜氧還原催化劑
            1.3.3.2 硫、磷摻雜氧還原催化劑
            1.3.3.3 金屬-氮-碳氧還原催化劑
    1.4 燃料電池與金屬空氣電池
        1.4.1 燃料電池與金屬空氣電池的簡介
        1.4.2 燃料電池與金屬空氣電池的研究進(jìn)展
    1.5 本論文的選題意義與研究工作
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 物理表征方法與分析
        2.2.1 熱重分析儀(TGA)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)
        2.2.4 X射線衍射(XRD)
        2.2.5 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.6 拉曼光譜(Raman)
        2.2.7 全自動(dòng)比表面積和孔徑分析儀(BET)
    2.3 電化學(xué)性能測試方法與理論
        2.3.1 旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極(PINE)
            2.3.1.1 雙電極伏安法(DECV)
            2.3.1.2 線性掃描伏安法(LSV)
            2.3.1.3 循環(huán)伏安法(CV)
            2.3.1.4 計(jì)時(shí)電流法(CA)
            2.3.1.5 交流阻抗法(EIS)
        2.3.2 普林斯頓(Princeton)與藍(lán)電(LAND)
            2.3.2.1 多電流階躍法
            2.3.2.2 線性極化測試
            2.3.2.3 恒流充放電測試
        2.3.3 電化學(xué)測試?yán)碚?br>第三章 分級(jí)多孔碳材料的制備與條件優(yōu)選
    3.1 引言
    3.2 催化劑材料的制備
    3.3 不同有機(jī)前驅(qū)體的選擇
        3.3.1 SEM表征與分析
        3.3.2 電化學(xué)測試
    3.4 不同過渡金屬鹽的選擇
        3.4.1 SEM表征與分析
        3.4.2 電化學(xué)測試
    3.5 不同葡萄糖和雙氰胺質(zhì)量比的選擇
        3.5.1 SEM表征與分析
        3.5.2 電化學(xué)測試
    3.6 不同煅燒溫度的選擇
        3.6.1 SEM表征與分析
        3.6.2 電化學(xué)測試
    3.7 不同NaCl與前驅(qū)體質(zhì)量比的選擇
        3.7.1 SEM表征與分析
        3.7.2 電化學(xué)測試
    3.8 不同前驅(qū)體與鐵鹽質(zhì)量比的選擇
        3.8.1 SEM表征與分析
        3.8.2 電化學(xué)測試
    3.9 小結(jié)
第四章 FeN-HPC-900(M)和FeN-HPC_GDx的物理表征與電化學(xué)測試分析
    4.1 引言
    4.2 FeN-HPC-900M與FeN-HPC-900的研究
        4.2.1 物理表征
            4.2.1.1 SEM表征
            4.2.1.2 XRD表征
            4.2.1.3 TGA測試
            4.2.1.4 XPS表征
            4.2.1.5 Raman測試
        4.2.2 電化學(xué)測試
            4.2.2.1 LSV和CV測試
            4.2.2.2 Tafel斜率、H₂O₂%和n
    4.3 FeN-HPC _GDx的研究
        4.3.1 物理表征
            4.3.1.1 TGA測試
            4.3.1.2 SEM表征
            4.3.1.3 HRTEM與XRD表征
            4.3.1.4 BET測試
            4.3.1.5 XPS表征
        4.3.2 電化學(xué)測試
            4.3.2.1 FeN-HPC _GDx與商業(yè)Pt/C的對(duì)比
            4.3.2.2 FeN-HPC-900 _GD2與商業(yè)Pt/C的對(duì)比
    4.4 小結(jié)
第五章 鋅空氣電池的組裝與性能測試
    5.1 引言
    5.2 鋅空氣電池的組裝
    5.3 電化學(xué)性能測試
        5.3.1 FeN-HPC _GD2簡單鋅空氣電池
            5.3.1.1 多電流階躍測試
            5.3.1.2 極化曲線與功率密度曲線
        5.3.2 FeN-HPC _GD2可充電鋅空氣電池
        5.3.3 FeN-HPC _GD2&NiFe-LDH可充電鋅空氣電池
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者簡介
導(dǎo)師介紹
附件



本文編號(hào)：3848184