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直接甲醇燃料电池:高分散高负载铂基电催化剂的制备规律研究

担载型高载量的铂基催化剂被广泛用作直接甲醇燃料电池的阴阳极电催化材料。本论文以探索该类催化剂的制备新方法为主,考察了各种不同制备参数对催化剂金属分散度及形貌的影响,并通过原位及非原位的手段表征了催化剂制备过程中反应体系的变化,从而理解制备过程的反应机理及金属粒子形成、长大及与载体的相互作用机理。在此基础上,比较性的研究了新方法制备的铂基催化剂与同型的商品催化剂的金属粒径、形貌、电化学活性及稳定性。最后还初步探索了Pt-MO_2C/C、Pt-MoP/C及PtRu-MoP/C催化剂作为新型阳极电催化材料的可能性。制备参数的考察结果表明,反应体系的pH值、还原温度、加水量及其顺序、浸渍时间及其光照对多元醇还原法所制催化剂的金属粒径及形貌有较大影响。采用该方法,通过调变制备条件,可将所制催化剂的金属粒径有效控制在各种不同的纳米尺寸。对制备过程的表征结果表明,绝大多数金属粒子首先在溶液相中形成,通过加入沉降剂后,因静电作用而沉降于炭载体的  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>

《炭素》2020年01期
炭素

掺杂炭黑电催化剂氧还原性能研究

碳纳米材料由于其良好的结构和功能特性,常做为氧还原反应中电催化剂的载体或直接做为氧还原反应的电催化剂。本文从具有良好导电性和高比表面积的炭黑(BP2000)出发,在对其进行表面氧化的基础上分别通过高温氨化和Fe(NO3)3溶液浸渍/高温煅烧进行了掺氮(N-BP200...  (本文共5页) 阅读全文>>

权威出处: 《炭素》2020年01期
《科学家》2017年04期
科学家

科技部发布2016年度中国科学十大进展

科技部2月20日发布2016年度中国科学十大进展,"研制出将二氧化碳高效清洁转化为液体燃料的新型钴基电催化剂"名列榜首。2016年度中国科学十大进展分别是:研制出将...  (本文共1页) 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

磷和磷基电催化剂的设计合成与应用研究

电催化储能与转换技术,是保证清洁、可再生能源被高效可持续利用的重要手段。本论文系统的综述了以H_2O、CO_2和N_2循环为中心,储能与转换装置中涉及到的各种电化学反应;并介绍了电催化剂的设计和研究进展。针对各循环应用中电催化剂的低活性和低稳定性两大难题,本论文从增加活性位点的数量和提高每个活性上的内在催化性能两种策略入手,设计合成了一系列基于非金属元素P的纳米材料,并研究了它们的电催化性能。基于非金属元素P的优点,纳米材料针对特定反应的电化学性能得到改善,具体研究内容如下:1.利用与氮同主族的非金属元素P作为催化剂的活性中心来实现氮气的高效选择性还原。为了尽可能地释放单质磷的本征催化活性,以层状黑磷(BP)作为催化剂前体,通过液相剥落法原位制备了具有类磷烯结构的少层黑磷纳米片(FL-BP NSs),暴露丰富的活性位点以促进氮气的吸附与活化。电化学测试结果表明,FL-BP NSs是一种优良的NRR催化剂,在常温常压环境下,电催化...  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京大学
南京大学

几种过渡金属基析氧反应、氧还原反应电催化剂的制备及性能研究

能源短缺、环境污染和气候变化是21世纪人类面临的三大严峻问题,开发新的清洁可再生能源被认为是解决这些问题的有效方法。由于能量转化效率高、应用方便等优点,电化学能量存储与转化技术近年来受到了世界各国的广泛关注。在诸多电化学设备例如电解水系统、金属-空气电池、燃料电池等中,析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)由于其缓慢的反应动力学而受到限制,急需高效的催化剂加速其反应过程。目前最先进的OER和ORR催化剂是贵金属及其氧化物,但由于价格高、储量少,它们的大规模应用受到了限制。因此,研发新型非贵金属OER、ORR催化剂成为了电化学能源科学与技术中的一个重要课题。基于以上背景,我们从对材料的理性设计出发,发展了几种高效的过渡金属基OER、ORR催化剂。本论文主要的研究内容如下:1、具有复杂自旋构型的双钙钛矿OER、ORR电催化剂的研究我们研究了双钙钛矿催化剂La_2CoMn0_(6-δ)和La_2NiMnO_(6-δ)的OER、ORR...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中农业大学
华中农业大学

表面清洁的燃料电池贵金属纳米电催化剂的制备与性能研究

众所周知,表面活性剂在纳米材料的合成中扮演着重要的角色,它能显著地增加材料的比表面积,从而提升催化剂的本征催化性能。但是,表面活性剂在电催化阶段却会阻碍物质的传质和电子的传递,这将抑制催化剂的催化活性。因此,寻找表面活性剂的替身是解决其在催化剂的合成及催化两个阶段的矛盾的一种有效的方法。本文主要介绍了阳离子和微生物这两种能够替代表面活性剂的物质,清洁合成出了一系列具有高催化活性及稳定性的电催化剂。主要内容如下所述:(1)表面清洁的三维钯铜合金纳米链网电催化剂的制备及其催化氧化乙醇研究。在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,乙醇在阳极发生电催化氧化反应,因此,开发高性能的阳极催化剂对PEMFC的商业化发展具有至关重要的作用。本文第二章使用金属盐替代了传统的表面活性剂,通过一锅法快速制备了三维PdCu合金纳米链网材料。通过改变钯前体和铜前体的比例,能够精确调控PdCu合金的成分。由于该合金纳米链网材料具有如下几个性质,其电催化氧化乙...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>