检索结果-南通市图书馆

质子交换膜燃料电池阴极反应动力学缓慢需要催化剂加快其反应速率。目前,Pt基催化剂被认为是理想的氧还原反应（Oxyen Reduction Reaction,ORR）催化剂,但由于其资源稀缺、成本较高、耐久性差等缺点限制了质子交换膜燃料电池大规模的商业化应用。因此,开发低成本、高效的非贵金属催化剂替代Pt基催化剂来加速ORR至关重要。沸石咪唑骨架-8（Zeolite Imidazolium Framework-8,ZIF-8）是金属有机框架（Metal-Organic Framework,MOF）的一个子类,其比表面积大、孔隙率高且富含N,因此常被用作制备非贵金属催化剂的理想前驱体。ZIF-8高温热解后衍生的碳材料表现出较好的活性,可将ZIF-8与其他碳材料复合以制备复合材料,进一步改善电子传输能力并引入金属物种活性位点,从而提高ORR性能。本论文在制备ZIF-8材料的基础上,将其与其他碳材料((多壁碳纳米管（Multi-Walled CarbonNanotubes,MWCNTs）、拉瓦锡框架-88b（Material of Institute Lavoisier Framework-88b,MIL-88b）、沸石咪唑骨架-67（Zeolite Imidazolium Framework-67）)复合,热解获得一系列Z8复合材料,考察不同的碳材料对Z8复合材料ORR催化活性与稳定性的影响。进一步对Z8复合材料的前驱体进行杂原子掺杂,热解制备具有高催化活性的Z8衍生催化剂,考察杂原子前驱体掺杂方法、含量和种类等对催化剂结构与催化活性及稳定性的影响。主要研究成果如下:1.当ZIF-8与MWCNTs复合且投料比为1:1时,热解获得Z8/MWCNTs复合材料表现出较好的ORR活性。MWCNTs的引入使Z8/MWCNTs复合材料具有较高的导电性和石墨化程度,特殊的网状结构,以及合适的比表面积与介/微孔分级多孔结构,这是其表现出较好ORR活性的原因。进一步对ZIF-8/MWCNTs进行Fe和N共掺杂,热解获得FeN-Z8/MWCNTs催化剂表现出优异的ORR性能;Fe、N共掺杂ZIF-8/MWCNTs形成的介/微孔分级多孔结构和网络结构以及Fe物种活性位点,使其表现出更好的ORR活性。经过16,000次循环后,Z8/MWCNTs复合材料的稳定性(ΔE1/2=34 mV)优于FeN-Z8/MWCNTs催化剂(ΔE1/2=47 mV),FeN-Z8/MWCNTs催化剂的活性衰减与加速老化测试过程中Fe物种的Fenton效应和溶解有关。2.当ZIF-8与MIL-88b复合且投料比为13:1时,热解获得Z8/MIL-88b复合材料表现出较好的ORR活性。Z8/MIL-88b复合材料中含有促进电子传输的CNTs和Fe物种活性中心是其具有较好ORR活性的原因。经过16,000次循环后,Z8/MIL-88b复合材料具有较好的ORR稳定性(ΔE0=36 mV,ΔE1/2=10 mV),这可能与其原位生成的CNTs能够抑制碳载体的腐蚀有关。此外,通过湿球磨法进一步对ZIF-8/MIL-88b进行Fe或Mn和N共掺杂,热解获得FeN-Z8/MIL-88b与MnN-Z8/MIL-88b催化剂。FeN-Z8/MIL-88b催化剂的ORR活性明显提升,这与其含有更多的N物种活性位点有关。MnN-Z8/MIL-88b催化剂的极限电流密度得到改善,并对MnN-Z8/MIL-88b催化剂进行二次NH3热处理（500℃,10 min）获得的MnN-Z8/MIL-88b-NH3催化剂具有优异的ORR活性,催化剂中丰富的N物种和较多的表面缺陷可能是其具有优异催化活性的原因。与MnN-Z8/MIL-88b-NH3(ΔE0=22 mV,ΔE1/2=14 mV)催化剂相比,FeN-Z8/MIL-88b(ΔE0=17 mV,ΔE1/2=11 mV)催化剂具有更好的稳定性,这可能与Fe含量的增加可缓解Fe物种溶解造成的活性衰减有关。3.湿球磨法对ZIF-8@ZIF-67进行Fe或Mn和N共掺杂,热解获得FeN-Z8@Z67和MnN-Z8@Z67催化剂。其中,FeN-Z8@Z67催化剂表现出优异的ORR活性,Fe物种的存在和Co Fe协同作用可能是其具有优异活性的原因。而经过16,000次循环后,FeN-Z8@Z67催化剂的稳定性较差(ΔE1/2=46 mV),这与加速老化测试过程中Fe物种的Fenton效应和溶解有关;MnN-Z8@Z67催化剂表现出优异的稳定性(ΔE1/2=1 mV)。进一步对ZIF-8@ZIF-67进行Fe Mn和N共掺杂,热解获得Fe MnN-Z8@Z67催化剂具有与FeN-Z8@Z67催化剂相似且优异的ORR活性并表现出较好的稳定性(ΔE1/2=2

关键词：质子交换膜燃料电池氧还原反应非贵金属催化剂 Z8复合材料催化活性稳定性

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

石墨烯基复合材料担载低铂催化剂氧还原性能的研究

石墨烯基复合材料担载低铂催化剂氧还原性能的研究

引用

作者：付林峰贵州师范大学

学位级别：硕士

质子交换膜燃料电池常使用昂贵且载量较高的铂基催化剂来提高阴极氧还原反应的速率,增加了燃料电池的制造成本。此外,铂基催化剂在燃料电池长期运行过程中会发生碳载体的腐蚀,加快铂纳米粒子脱落和团聚,导致催化剂的活性与耐久性下降。... 详细信息

质子交换膜燃料电池常使用昂贵且载量较高的铂基催化剂来提高阴极氧还原反应的速率,增加了燃料电池的制造成本。此外,铂基催化剂在燃料电池长期运行过程中会发生碳载体的腐蚀,加快铂纳米粒子脱落和团聚,导致催化剂的活性与耐久性下降。因此,研发低成本、高性能的低铂基催化剂对质子交换膜燃料电池的发展至关重要。对载体进行杂原子掺杂改性,可改变载体电荷分布时生成大量的非铂活性位点,加强铂颗粒锚定程度时可进一步增强载体与铂金属之间的电子互相作用,进而提高铂基催化剂的稳定性;而将铂与3d过渡金属合金化,可改变铂的晶格压缩程度及d带中心的位置,调节铂的电子结构时降低含氧物种的吸附能,从而提升铂的催化活性。故载体的改性作用及铂金属活性组分的调控对铂基催化剂的活性和使用寿命有至关重要的影响。本论文从金属-载体相互作用的角度出发,在优化制备改性石墨烯复合材料的基础上,制备改性石墨烯担载低铂催化剂,研究不同改性载体、还原方法、铂含量及合金原子比等因素对催化剂结构和氧还原性能的影响,探究载体、非铂活性位点和铂纳米粒子之间的协同催化及相互作用与催化剂活性及稳定性的关系。主要的研究内容如下:（1）将石墨烯（G）与不同碳材料(C60、BP2000、ZIF-8、MWCNTs-X、ACET)复合获得石墨烯复合材料,并探究制备条件、前驱体及含量等对改性石墨烯复合材料氧还原性能的影响。碳材料为羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)时,G/MWCNTs-COOH复合材料表现出最优的氧还原活性。当以尿素为氮源,Fe含量为0.5 wt.%,二次NH3热处理温度为900℃,时间为10 min时,得到的0.5%Fe,N-G/MWCNTs-COOH具有最优的催化活性。G片层中MWCNTs-COOH的穿插,调控并优化了石墨烯复合材料的结构,促进了反应过程中氧物种及电子的传输效率;Fe,N掺杂改性及氨气刻蚀复合材料生成了更多的活性位点,是其氧还原性能较好的原因。（2）在G/MWCNTs-COOH二元复合材料的基础上,与第三种碳材料(C60、BP2000及ZIF-8)复合获得石墨烯三元复合材料,并考察了前驱体及含量等对改性石墨烯复合材料氧还原性能的影响。碳材料为BP2000时,G/MWCNTs-COOH/BP2000复合材料表现出最优的氧还原性能。当以尿素为氮源,Fe,Co原子比为1:1共掺,二次NH3热处理温度为900℃,时间为10 min时,得到的Fe1Co1,N-G/MWCNTs-COOH/BP2000表现出最优的催化活性。G片层中MWCNTs-COOH的穿插及BP2000的阻隔,优化形成的良好导电网络,促进了相关物质的传输;掺杂的Fe,Co,N及氨气刻蚀生成了碳氮、铁类及钴类活性位点,是其表现出优异催化性能的原因。（3）以Fe,N-G/MWCNTs-COOH为载体,制备的5%Pt/Fe,N-G/MWCNTs-COOH催化剂具有优于20%Pt/C（TKK）催化剂的活性(E0=1.00 V,E1/2=0.856 V,JL=4.95 mA cm-2)与稳定性（16,000次老化测试后半波仅衰减10 mV）。载体中MWCNTs-COOH穿插G片层的结构,促进了相关氧物种及电子的传输;Fe,N掺杂改性,在生成协同催化氧还原反应非铂活性位点的同时,调节了Pt的电子和晶体结构等特性,增强了载体与铂纳米粒子之间的相互作用,使5%Pt/Fe,N-G/MWCNTs-COOH催化剂具有优异的活性与稳定性。（4）以Fe1Co1,N-G/MWCNTs-COOH/BP2000为载体时,通过碳热冲击法制备的5%PtCo3/Fe1Co1,N-G/MWCNTs-COOH/BP2000合金催化剂表现出最优的催化活性(E0=1.031 V,E1/2=0.920 V,JL=5.31 mA cm-2),且经过30,000次老化测试后半波电位仅衰减16 mV,表现出比20%Pt/C（TKK）催化剂更好的稳定性。载体中MWCNTs-COOH穿插及BP2000阻隔G片层的结构,优化形成的良好导电网络,促进了相关氧物种及电子的传输效率;Fe,Co,N掺杂改性,改变了载体的电子结构,生成了大量协同催化氧还原反应的非铂活性位点,增强了金属-载体之间的强相互作用,强化Pt合金粒子锚定的同时加剧了合金粒子的晶格压缩程度,从而使其表现出优异的活性与稳定性。

关键词：氧还原反应改性石墨烯复合载体低铂催化剂铂钴合金催化剂稳定性活性

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

质子交换膜燃料电池阴极FeNS/C催化剂氧还原性能的研究

质子交换膜燃料电池阴极FeNS/C催化剂氧还原性能的研究

引用

作者：魏成玲贵州师范大学

学位级别：硕士

燃料电池是一种环保、高效的可移动能源发电装置。质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为燃料电池的重要代表之一,因具有工作温度低、启动速度快、操作方便、使用寿命长、能量转换效率高等优点,在交通、军事等方面展现出广阔的应用前景。但目... 详细信息

燃料电池是一种环保、高效的可移动能源发电装置。质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为燃料电池的重要代表之一,因具有工作温度低、启动速度快、操作方便、使用寿命长、能量转换效率高等优点,在交通、军事等方面展现出广阔的应用前景。但目前该电池的商业规模化发展受到了诸多因素的阻碍。其中,使用大量的稀有贵金属Pt作为阴极氧还原催化剂导致的高制作成本问题,就是制约PEMFC推广与应用的重要因素之一。因此,为了促进PEMFC的进一步发展,我们急需找到一种氧还原(ORR)性能优越的廉价非贵金属催化剂以取代Pt基催化剂,降低Pt的损耗。多年的研究发现,FeN/C类催化剂表现的氧还原催化性能较好,是最具有开发潜力的非贵金属电催化材料之一。但该类催化剂在强酸环境下的活性与稳定性较差。近年,杂原子(B、N、P,S和F等)掺杂碳基材料制备出了诸多ORR性能优异的电催化剂。其原理是利用杂原子与碳原子电负性的不同,通过掺杂对碳材料的表面电子结构进行调控,进而改变催化剂的电催化性能。由于S独特的原子结构,以及N、S之间较强的协同效应,N、S共掺杂碳基催化剂通常表现出比其他杂原子掺杂材料更加优异的氧还原活性。最近,N、S共掺杂碳基载铁材料突出的良好ORR活性,引起了本课题组的注意。因此,本文在前期FeN/C催化剂研究的基础上,掺杂不同含硫化物,制备了一系列FeNS/C催化剂,考察了前驱体中硫源、氮源及热处理条件对催化剂ORR活性的影响,并对活性较好的催化剂进行了稳定性初探。同时,通过表面积和孔径分布测试(BET)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及热重分析(TGA)等技术手段对催化剂进行了物性表征,以探究催化剂的性能与其结构之间的构效关系。主要研究内容如下:1.以FeCl为铁源,1,10-菲罗啉(phen)为氮源,Black Pearl 2000(BP)碳为载体,分别选用硫脲、硫氰酸铵及过硫酸铵为硫源,并改变各硫源的含量,制备FeNS/C催化剂。结果表明,以硫脲为硫源,催化剂前驱体中硫含量为1%时,所制备的催化剂比表面积较大,形成的ORR活性位点较多,催化活性较好。将该催化剂在NH气氛下进行高温处理,其比表面积明显增大,晶形结构变好,ORR活性也明显增强。因此,前驱体中硫源与热处理条件对催化剂的ORR活性具有重要影响。2.在上述实验的基础上,固定硫脲为硫源(催化剂前驱体中含1wt.%S),改变碳、氮源质量比BP/phen,制备FeNS/C催化剂,以考察前驱体中氮含量对催化剂ORR活性的影响。结果表明,以phen为氮源时,选用BP/phen为6/4,经过NH下二次热处理所获得的催化剂ORR活性最佳。通过K-L方程计算,该催化剂在电化学反应的过程中主要选择的是催化O还原直接生成HO的4电子机制。经过10000圈快速循环扫描后,该催化剂的ORR活性明显减弱,其稳定性相对前期研究的FeN/C催化剂较差。这与老化过程中催化剂颗粒团聚,导致粒径增大具有重要关系。

关键词：质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂氧还原反应 FeNS/C催化剂硫源活性稳定性

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

磷石膏对黄壤的磷吸附-解吸性质影响研究

磷石膏对黄壤的磷吸附-解吸性质影响研究

引用

作者：宣超贵州大学

学位级别：硕士

磷吸附-解吸性质是土壤固有性质之一。土壤磷吸附过强会造成土壤中磷大量积累,磷肥利用率低;磷吸附过弱易造成土壤磷流失,会造成水体富营养化。因此,土壤磷吸附-解吸性质的调节一直是众多学者研究的热点。磷石膏(PG)是湿法磷酸生产过程... 详细信息

磷吸附-解吸性质是土壤固有性质之一。土壤磷吸附过强会造成土壤中磷大量积累,磷肥利用率低;磷吸附过弱易造成土壤磷流失,会造成水体富营养化。因此,土壤磷吸附-解吸性质的调节一直是众多学者研究的热点。磷石膏(PG)是湿法磷酸生产过程中产生的一种固体废弃物,主要成分为二水硫酸钙,还含有水溶性磷酸盐、水溶性氟化物以及少量的铁铝化合物和有机质等。磷石膏污染环境,严重制约磷化工行业和农业的发展,使之资源化利用已然成为全球性的热点课题。已有研究表明,PG可作为土壤调理剂为土壤提供Ca、S和P等营养元素,通过影响土壤酸碱性、铝形态、无定型氧化铁含量等理化性质改良土壤,减少重金属浸出和水土流失等。而土壤的某些理化性质的变化也会对土壤磷吸附-解吸性质产生重要影响。为此,本文提出开展磷石膏对黄壤磷吸附-解吸性质影响的研究,通过在黄壤中分别掺加PG、水洗磷石膏(WPG)和磷石膏溶出物质的方式,研究磷石膏对黄壤磷吸附-解吸性质和动力学行为的影响。考察了PG掺量及培养时间对土壤磷吸附-解吸性质及理化性质的影响,并通过混合土样磷吸附动力学和等温吸附平衡的实验分析,探讨了PG对黄壤磷吸附-解吸性质的影响机制。结果表明:PG掺量对黄壤磷吸附-解吸量影响显著。混合土样磷吸附量随PG掺量增加呈先增加后降低的趋势,随培养时间延长呈先降低后增大,7天后趋于平衡的趋势,培养28天后,PG掺量为0.5 g·(100 g土)时,混合土样磷吸附量较CK提升3.72%,磷解吸量提升6.97%;Langmuir方程和Freundlich方程可分别用于描述掺磷石膏的黄壤磷等温吸附和解吸特性。黄壤中掺入PG后的磷吸附量受磷吸附特性参数(Q、MBC和K)共同控制,磷吸附-解吸过程向解吸方向偏移并降低土样对磷的吸附强度;混合土样的吸附动力学特性可采用准一级方程或准二级方程模型描述。PG掺量超过1g·(100 g土)时,土样的吸附动力学特性呈现由符合准一级方程向准二级方程变化趋势;PG的掺入对黄壤磷吸附量、p H、Feo和Zeta电位等理化性质具有明显影响,而混合土样磷吸附-解吸性质受到影响主要是这些理化性质发生变化所致。考察了WPG和培养时间对黄壤磷吸附-解吸性质及理化性质的影响,探讨了相关影响机制。结果表明:随WPG掺量增加,混合土样磷吸附量呈先增加后降低的趋势,磷解吸量则随之增加,培养30天后,WPG掺量为0.5 g·(100 g土)时,混合土样磷吸附量较CK提升3.83%,磷解吸量提升5.61%;随培养时间延长,混合土样呈现磷吸附量先增加后降低,解吸量先降低后增大,9天后均趋平衡的趋势,而培养时间的影响同样主要在培养前期。Langmuir方程和Freundlich方程可分别用于描述掺WPG的黄壤磷等温吸附和解吸特性,黄壤中掺入WPG后的磷吸附量受磷吸附特性参数(Q、MBC和K)共同控制,磷解吸量则受解吸方程常数和吸附强度共同控制。掺WPG的黄壤磷动力学吸附过程符合准二级动力学模型。同样,WPG也是通过改变黄壤p H、Feo等理化性质影响土壤的磷吸附-解吸性质。在考察磷石膏水洗液(PGL)对黄壤磷吸附-解吸性质的影响基础上,研究了磷石膏溶出物质对黄壤磷吸附-解吸性质的影响,以探讨磷石膏对黄壤磷吸附-解吸性质的影响机制。结果表明:PGL对黄壤磷吸附-解吸量影响显著。混合土样磷吸附量随PGL掺量增加呈先增加后降低的趋势,磷解吸量随PGL掺量增加而增加;培养时间对混合土样磷吸附性能的影响呈现随时间延长磷吸附量先增大后降低,9天后趋于平衡的趋势。磷石膏中可溶出的SO、HPO和Ca SO对黄壤磷吸附性质起促进作用,F对黄壤磷吸附性质起抑制作用;SO、HPO对黄壤磷解吸性质起抑制作用,F对黄壤磷解吸性质起促进作用,适量溶出的CaSO可促进黄壤的磷解吸性质。

关键词：磷石膏黄壤磷吸附磷解吸

来源：

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

全选清除本页清除全部题录导出标记到“检索档案”

共3页 << < 1 2 3 > >> 跳转到页

回到顶部

执行限定条件

欢迎您,

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

欢迎您,

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

在线全文

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：