生物质衍生碳基非贵金属电催化剂的制备及性能研究

发布时间：2024-03-13 22:17

　　燃料电池、水分解、金属-空气电池等清洁、转化效率高的能量转换与储存装置的关键核心是阳极氧还原反应(ORR)或析氢反应(HER)和阴极析氧反应(OER)。目前,铂(Pt)及其合金是最佳的ORR和HER催化剂,贵金属氧化物(Ir O₂和Ru O₂)是最佳的OER催化剂。但是,由于这些贵金属储量有限、成本高、稳定性差,极大地阻碍了其在能量储存和能量转换技术中的广泛应用。此外,这些贵金属也很难同时表现出满意的ORR,HER和OER活性。为实现能量转换与储存装置的商业化应用,制备高效、廉价的多功能ORR,HER和OER非贵金属电催化剂替代贵金属催化剂至关重要。在众多非贵金属电催化剂中,非贵金属与N掺杂碳基体之间的协同作用可以有效地修饰局部电子结构,从而优化中间吸附,使其具有可与贵金属催化剂相媲美的活性。此外,配位原子(如N,S,P,O,F,B等)的掺杂和最佳的微观结构(如多孔结构)都有利于提高催化性能。生物质是一种分布广泛的碳源,具有丰富的微观结构、成本低、可再生、环境友好、来源广等优点,同时存在大量杂原子(如N,S,P等),已被广泛应用于催化领域,是...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 能量转换与储能装置
        1.2.1 燃料电池
        1.2.2 电解水
        1.2.3 金属-空气电池
    1.3 电化学反应
        1.3.1 电化学氧还原反应机理与性能评估
        1.3.2 析氧反应机理与催化性能评估
        1.3.3 析氢反应机理与性能评估
    1.4 生物质衍生碳基非贵金属电催化剂研究进展
        1.4.1 过渡金属氮掺杂碳催化剂(M/N/C)
        1.4.2 生物质衍生碳基非贵金属电催化研究进展
    1.5 本论文的选题意义和主要研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
2 试剂和表征方法
    2.1 实验试剂
    2.2 表征技术和原理简介
        2.2.1 设备型号
        2.2.2 拉曼光谱
        2.2.3 X射线光电子能谱
        2.2.4 X射线衍射
        2.2.5 扫描电子显微镜
        2.2.6 透射电子显微镜
        2.2.7 比表面分析
    2.3 电化学性能测试方法
3 生物质玉米秸秆烟灰负载Fe Nx/Fe Cx双功能电催化剂的制备
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 催化剂的制备
        3.2.2 物理表征
        3.2.3 电化学测试
        3.2.4 可充电锌-空气电池
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 结构分析
        3.3.2 电催化性能测试与讨论
    3.4 本章小结
4 生物质莲花纤维负载Co₉S₈纳米颗粒三功能电催化剂的制备
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂的制备
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 电化学测试
        4.2.4 可充电锌-空气电池
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂结构分析
        4.3.2 电催化性能测试
        4.3.3 可充电锌-空气电池组合性能试验
    4.4 结论
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
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本文编号：3927650