發(fā)布時(shí)間：2019-02-15 17:00

【摘要】：隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的持續(xù)惡化,人們漸漸意識(shí)到清潔能源的重要性。氫氣以其來源廣、燃燒值高、產(chǎn)物無污染、可再生等優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是21世紀(jì)最佳的能源載體。而燃料電池作為一種可以高效的進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、零排放的能源儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移設(shè)備,同樣受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注,在學(xué)術(shù)界掀起了一場(chǎng)學(xué)術(shù)研究熱潮。其中,析氫反應(yīng)(HER)、析氧反應(yīng)(OER)、以及氧還原反應(yīng)(ORR)都是較為重要的電催化反應(yīng)。然而這些反應(yīng)的過電位都比較高,動(dòng)力學(xué)過程緩慢,因此,必須使用催化劑來降低反應(yīng)能壘,從而促進(jìn)催化反應(yīng)的發(fā)生。目前,運(yùn)用于這些反應(yīng)的催化劑都是鉑、鈀、銥、釕等貴金屬催化劑,但是由于這些催化劑都存在資源稀少、成本昂貴、容易腐蝕、循環(huán)穩(wěn)定性差等問題,從而成為了限制電解水、燃料電池商業(yè)化發(fā)展的主要障礙。針對(duì)這些問題,本論文采用了一步水熱法和高溫煅燒的方式制備了Pt2Pd/NPG催化劑。通過TEM、SEM、XRD、XPS等手段對(duì)催化劑的形貌結(jié)構(gòu)、組成含量進(jìn)行表征和測(cè)定。結(jié)果表明,在高溫煅燒的過程中石墨烯被金屬顆�？涛g出一些孔洞,且金屬顆粒大小基本一致,分散均勻。同時(shí),采用電化學(xué)測(cè)試手段如循環(huán)伏安、線性伏安測(cè)試等探究其催化性能,發(fā)現(xiàn)不管是在酸性條件中的析氫反應(yīng)測(cè)試還是堿性條件下的氧還原反應(yīng)測(cè)試,Pt2Pd/NPG催化劑均表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化活性、抗甲醇毒化性能以及出色的穩(wěn)定性。采用了兩步水熱法和高溫煅燒的方式制備了NC@MoW_3O/CC納米片催化劑。通過SEM觀察到,催化劑形貌從MoW_3O/CC納米線自動(dòng)轉(zhuǎn)化為NC@MoW_3O/CC納米片,均勻的生長(zhǎng)在碳纖維上。采用XRD、XPS等表征手段對(duì)催化劑的晶相結(jié)構(gòu)、元素含量進(jìn)行表征。并對(duì)催化劑進(jìn)行析氫反應(yīng)和析氧反應(yīng)測(cè)試,發(fā)現(xiàn)NC@MoW_3O/CC納米片催化劑具有良好的催化活性,這主要是因?yàn)樘祭w維這種新興的三維碳材料為催化劑提供了巨大的比表面積和良好的導(dǎo)電性。
[Abstract]:With the energy crisis and environmental pollution worsening, people gradually realize the importance of clean energy. Hydrogen is considered to be the best energy carrier in the 21st century because of its advantages of wide source, high combustion value, no pollution and renewable products. Fuel cell, as a kind of energy conversion, zero-emission energy storage, transfer equipment, has also been widely concerned at home and abroad, which has set off an academic research boom. Among them, hydrogen evolution reaction (HER), oxygen evolution reaction (OER), and oxygen reduction reaction (ORR) are more important electrocatalytic reactions. However, the overpotential of these reactions is relatively high and the kinetic process is slow. Therefore, the catalyst must be used to reduce the energy barrier of the reaction so as to promote the catalytic reaction. At present, the catalysts used in these reactions are platinum, palladium, iridium, ruthenium and other precious metal catalysts. Therefore, it has become a major obstacle to the commercialization of electrolytic water and fuel cells. In order to solve these problems, Pt2Pd/NPG catalyst was prepared by one step hydrothermal method and high temperature calcination. The morphology and composition of the catalyst were characterized and determined by TEM,SEM,XRD,XPS. The results show that graphene is etched by metal particles in the process of high temperature calcination, and the size of the metal particles is basically the same and the dispersion is uniform. At the same time, electrochemical methods such as cyclic voltammetry and linear voltammetry were used to investigate their catalytic properties. Pt2Pd/NPG catalysts showed excellent catalytic activity, methanol toxicity resistance and excellent stability. NC@MoW_3O/CC nanocrystalline catalyst was prepared by two-step hydrothermal method and high temperature calcination. The morphology of the catalyst was automatically transformed from MoW_3O/CC nanowires to NC@MoW_3O/CC nanoparticles by SEM, and the catalyst was grown on carbon fiber uniformly. The crystal structure and element content of the catalyst were characterized by XRD,XPS. The hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction of the catalyst were tested. It was found that the NC@MoW_3O/CC nanoplate catalyst had good catalytic activity. This is mainly because carbon fiber, a new three-dimensional carbon material, provides a large specific surface area and good conductivity for the catalyst.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36

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