發(fā)布時間：2024-10-03 04:27

　　氧還原反應(yīng)（ORR）是發(fā)生在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）和鋅-空氣電池陰極的核心反應(yīng)。由于陰極ORR反應(yīng)動力學過程遲緩,使得兩種電池的功率密度難以大幅提高。貴金屬作為電催化劑可以加快陰極ORR化學反應(yīng)速率,由于其高昂的成本而限制了PEMFC和鋅空電池的商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用。過渡金屬修飾的碳材料具有替代鉑基貴金屬電催化劑的潛力,其在堿性溶液半電池中的ORR催化活性可以與商業(yè)Pt/C媲美,但在酸性介質(zhì)卻與Pt/C活性相差甚遠,尤其在電池實際應(yīng)用中的性能尚不能令人滿意。開發(fā)高效ORR電催化劑是促進PEMFC和鋅空電池的商業(yè)化發(fā)展的重要任務(wù)。過渡金屬及其合金納米顆粒修飾的碳材料已經(jīng)被廣泛報道具有有效的ORR活性,特別是研究表明二者的協(xié)同催化效應(yīng)顯著增強了ORR的催化活性和穩(wěn)定性。然而對于主族金屬及其合金是否能夠有效促進碳材料的ORR電催化性能,尚缺少系統(tǒng)研究。主族金屬Sn的親氧性使其有助于氧氣吸附和活化。Sn與C被證明可形成有效的Sn-C鍵。修飾在碳材料表面的Sn金屬帶來了良好的電子轉(zhuǎn)移特性,促進碳材料的ORR催化活性大大提升。Sn元素最早用于古代青銅器,熔點低,高溫熔融狀態(tài)下易與各種金屬形成合金...

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 ORR電催化機理
    1.2 ORR電催化劑的優(yōu)化
    1.3 非貴金屬ORR電催化劑
        1.3.1 雜原子摻雜型碳材料
        1.3.2 過渡金屬修飾的碳催化劑
        1.3.3 主族金屬修飾的碳電催化劑
    1.4 共價有機聚合物
    1.5 本文的選題思路
    參考文獻
第二章 共價有機框架衍生的新型Sn@S-N-C電催化材料
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗儀器與試劑
        2.2.2 樣品的制備
        2.2.3 樣品的表征
        2.2.4 電化學性能表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 Sn-COF前驅(qū)物的結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 Sn@S-N-C催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌
        2.3.3 Sn@S-N-C-900 材料表面元素組成分析
        2.3.4 Sn@S-N-C-900 材料的ORR電化學性能
    2.4 小結(jié)
    參考文獻
第三章 超細Cu_6Sn_5負載N,S共摻雜碳基高效非貴金屬復合材料
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 儀器與試劑
        3.2.2 樣品的制備
        3.2.3 樣品的表征
        3.2.4 ORR電化學性能表征
        3.2.5 鋰離子電池性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 Cu-Sn-COF前驅(qū)物的表征
        3.3.2 Cu_6Sn_5@S-N-C材料的結(jié)構(gòu)和形貌
        3.3.3 Cu_6Sn_5@S-N-C材料的表面組成與缺陷
        3.3.4 Cu_6Sn_5@S-N-C材料ORR性能
        3.3.5 Cu_6Sn_5@S-N-C-900 材料儲鋰性能的研究
    3.4 結(jié)論
    參考文獻
第四章 氮硫共摻雜碳復合的FeSn_2雙殼結(jié)構(gòu)及其氧還原性能
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 儀器試劑
        4.2.2 樣品的合成
        4.2.3 樣品的表征
        4.2.4 電化學測試
        4.2.5 鋅空電池測試
    4.3 結(jié)果討論
        4.3.1 Fe-Sn-CPFs前驅(qū)物結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C結(jié)構(gòu)組成與形貌特征
        4.3.3 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C組成和元素分布
        4.3.4 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C孔結(jié)構(gòu)和石墨化程度分析
        4.3.5 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C電化學性能
        4.3.6 雙殼納米結(jié)構(gòu)高效ORR性能的原因
        4.3.7 FeSn_2@FeSnO_x@S-N-C在鋅空電池中的應(yīng)用
    4.4 結(jié)論
    參考文獻
第五章 Sn(OH)_x輔助合成錳-共價卟啉基框架衍生的Mn-N-S-C氧還原電催化材料
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 儀器與試劑
        5.2.2 材料合成
        5.2.3 電化學測試
        5.2.4 表征技術(shù)
    5.3 實驗部分
        5.3.1 Mn-COFs的結(jié)構(gòu)表征
        5.3.2 Mn-S-N-Cs的合成及結(jié)構(gòu)分析
        5.3.3 Mn-S-N-Cs表面組成
        5.3.4 ORR電催化性能
    5.4 結(jié)論
    參考文獻
第六章 結(jié)論
碩士期間主要科研成果
致謝



本文編號：4006758