学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于石墨烯和碳纳米管的氧还原催化剂的研究

作　者: 朱磊
导　师: 胡征；马延文
学　校: 南京大学
专　业: 物理化学
关键词: 碳纳米管 硼掺杂量 纳米粒子 氧化石墨 燃料电池 特异性能 碳载体 CNTs 阴极催化剂 氧还原反应 纳米管阵列 过渡金属硫化物 前驱物 电催化剂 催化性能 新型碳材料 石墨层 电催化氧还原 贵金属 粉体
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 357次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


燃料电池具有污染少,能量利用率高等优点,是一种高效、环境友好的能源技术。由于商品化的铂碳催化剂面临着高成本和低稳定性等问题,因此研制具有优良性能的催化剂成为燃料电池发展的关键。本论文通过使用新型碳载体和开发无金属催化剂两种途径,尝试提高燃料电池阴极催化剂的性能并降低成本,主要进展如下：1.以粉体石墨为原料,采用Hummers法制备得到氧化石墨。采用先微波辅助乙二醇还原后H2气氛下300℃退火的方法,构建得到]Pt-Co/graphene电催化剂。催化剂中Pt基纳米粒子分布均匀,尺度均一；通过调变金属前驱物的浓度,实现了双金属组分的调控。与商业催化剂Pt/C相比较,Pt/graphene展示出更为优越的氧还原电催化活性,可归因于载体graphene的特异性能。复合催化剂中的graphene低廉价格、性能优异；Pt基纳米粒子的均匀分布、金属成分的有效调变以及方便的构建方法为其作为燃料电池阴极催化剂提供机会。2.采用注射CVD方法,合成了硼掺杂量为0.96-1.70 at%的硼掺杂多壁碳纳米管(BCNTs)。在碱性条件下,与纯碳纳米管相比较,BCNTs表现出更好的氧还原催化性能,且随着硼掺杂量的增加而提高。在掺杂量相近的情况下,硼掺杂碳纳米管与氮掺杂碳纳米管相比,在氧还原催化反应中表现出稍逊的催化电位,但拥有更大的催化电流。二者在电催化氧还原反应中的电子转移数相近,且大于纯碳纳米管。因此,无论是氮掺杂还是硼掺杂,均能提高碳纳米管对氧还原反应的催化性能。

全文目录


中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章 绪论  9-36
  1.1 燃料电池概述  9-17
    1.1.1 DMFC的基本结构和工作原  10-12
    1.1.2 阳极氧化电催化反应  12-14
    1.1.3 阴极还原电催化反应  14-16
    1.1.4 DMFC的研究现状及存在问题  16-17
  1.2 DMFC中阴极氧还原催化剂的研究  17-22
    1.2.1 阴极氧还原催化剂的主要研究方向  17-18
    1.2.2 阴极氧还原催化剂现状  18-21
    1.2.3 阴极氧还原催化剂载体研究  21-22
  1.3 碳基纳米管的性质和制备  22-25
    1.3.1 碳基纳米管的性质  22-24
    1.3.2 碳基纳米管的制备  24-25
  1.4 石墨烯的性质和制备  25-27
    1.4.1 石墨烯的性质  25-26
    1.4.2 石墨烯的制备  26-27
  1.5 本论文研究思路和研究内容  27-28
  参考文献  28-36
第二章 Pt-Co/graphene催化剂构建及其氧还原性能  36-50
  2.1 前言  36-37
  2.2 实验部分  37-39
    2.2.1 氧化石墨(graphite oxide)的制备  37-38
    2.2.2 Pt-Co/rG纳米复合催化剂的构建及金属组分调变  38
    2.2.3 电催化氧还原性能测试  38-39
    2.2.4 样品表征  39
  2.3 结果与讨论  39-46
    2.3.1 样品组分、形貌及Pt-Co合金化表征  39-43
    2.3.2 Pt-Co/rG催化剂氧还原电催化性能  43-46
  2.4 本章小结  46
  参考文献  46-50
第三章 硼或氮掺杂碳纳米管的制备及其氧还原催化性能  50-61
  3.1 前言  50-51
  3.2 实验部分  51-53
    3.2.1 硼、氮掺杂碳纳米管制备及纯化  51-52
    3.2.2 电化学性能测试  52
    3.2.3 样品表征  52-53
  3.3 结果与讨论  53-58
    3.3.1 硼掺杂碳纳米管的形貌及其元素分析  53-54
    3.3.2 氮掺杂碳纳米管的形貌及其元素分析  54-56
    3.3.3 硼掺杂碳纳米管电催化氧还原性能  56-58
  3.4 本章小结  58
  参考文献  58-61
展望  61-62
附录  62-63
致谢  63-64

相似论文

  1. TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基复合材料的制备及摩擦学性能,TB332
  2. 氧化锆基牙科生物陶瓷的制备及其性能测试,TQ174.75
  3. 长余辉与二氧化钛协同作用光催化材料的研究,O643.36
  4. 金银花粉体的指纹图谱与抑菌活性相关性研究,R284
  5. 微波化学共沉淀法制备ZAO纳米粉体的研究,TB383.1
  6. BaHfO_3：Ce闪烁陶瓷粉体的制备及性能,TB383.1
  7. 溶胶—凝胶法制备BaHfO_3:Ce~(3+)闪烁陶瓷粉体及其性能,TB383.3
  8. 纳米包覆吸波材料的制备与性能研究,TB383.1
  9. 功能纳米粉体的新型超声喷雾法制备技术研究,TB383.1
  10. 溶胶—凝胶法制备NiCuZn铁氧体薄膜和粉体的研究,TM277
  11. 化学沉淀法制备YAlO_3：Eu~(3+)荧光粉及其性能表征,O482.31
  12. 超细（Ba，Sr）TiO_3粉体及其陶瓷的研究,TQ174
  13. 碱锰电池正极材料用膨胀石墨包覆二氧化锰的复合化研究,TM911
  14. 超细二硼化锆粉体的快速合成与机理研究,TB383.3
  15. 蛇纹石添加剂对45钢/镀铬摩擦副磨损自修复实验研究,TG115.58
  16. 药物复合超细丝素粉体/聚氨酯共混膜的性能研究,R318.08
  17. 锑掺杂二氧化锡导电粉体的制备及性能研究,TB383.3
  18. 用于车内VOC治理的光催化剂的制备及其性能研究,TQ426.8
  19. ZnNb_2O_6及ZnTa_2O_6陶瓷粉体的制备方法研究,TB383.3
  20. 纳米磁性多孔羟基磷灰石生物陶瓷的研究,TQ174

中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
© 2012 www.xueweilunwen.com