检索结果-南通市图书馆

同方期刊数据库评论

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

异原子掺杂碳基材料在燃料电池中的应用

异原子掺杂碳基材料在燃料电池中的应用

作者：刘良贞南昌航空大学

学位级别：硕士

研究开发价格低廉、催化活性高、稳定性好的氧还原(ORR)催化剂代替燃料电池阴极铂(Pt)基催化剂来解决Pt基催化剂成本高、活性低、稳定性差等阻碍燃料电池商业化进程的问题,这成为了近年来的研究热题。其中碳基材料凭借其良好的导电性,... 详细信息

研究开发价格低廉、催化活性高、稳定性好的氧还原(ORR)催化剂代替燃料电池阴极铂(Pt)基催化剂来解决Pt基催化剂成本高、活性低、稳定性差等阻碍燃料电池商业化进程的问题,这成为了近年来的研究热题。其中碳基材料凭借其良好的导电性,突出的化学和热力学稳定性,结构可调控以及表面积大等特点,使得其在吸附、催化以及能源储存等方面得以广泛的应用。尤其是杂原子掺杂碳基材料具有优异的催化活性和稳定性,使得其催化和能源储存等领域得以广泛的研究,引发了国内外科研工作者们大量的研究。研究证明杂原子参杂碳基材料是最有可能代替燃料电池阴极Pt基催化剂。但是这类材料目前也存在着催化活性较低(尤其在酸性体系)、活性中心不明确等问题。针对以上问题,我们做了一下工作:(1)我们巧妙的利用生物质(water lettuces,WLs)作为碳前驱体,氨气作为造孔剂和氮源,制备出一种超薄氮掺杂多孔碳纳米片(N-HPCNSs),其在广泛pH下均有优异的氧还原催化性能,并将N-HPCNS材料作为阴极催化剂用于锌-空气电池(Zn-air batterys,ZABs)、微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFCs)、直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cell,DMFCs)等实际应用中,在相同条件下均可表现出可与商用Pt/C(20 wt%)相匹敌甚至更好的优异性能。(2)我们采用一种简单的固-固热解的方法,以硝酸钴、单氰胺为前驱体制备了一种三维(3D)氮掺杂碳纳米片包覆钴纳米粒子(Co/M-Cs)。这种杂化材料具有很好的葡萄糖氧化反应(Glucose oxidation reaction,GOR)和阴极氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)催化性能,同时应用于催化葡萄糖燃料电池(Glucose fuel cell,GFCs)阳极发生GOR和阴极发生ORR,实现了自发放电,促进燃料到能源的绿色转化。

关键词：碳材料异原子掺杂氧还原反应葡萄糖氧化反应燃料电池

银纳米粒子在TiO2光催化和GOR电催化的应用

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

银纳米粒子在TiO2光催化和GOR电催化的应用

作者：夏一杰天津科技大学

学位级别：硕士

金属纳米材料是一种纳米尺度的新型材料,它的微观结构不同,性质就会有很大的差异,相对于传统材料,金属纳米材料在物理检测,化学催化,生物传感和医药工程等领域,都表现出更加优异的性能。目前,金属纳米材料虽然已有广泛的实际应用,但是... 详细信息

金属纳米材料是一种纳米尺度的新型材料,它的微观结构不同,性质就会有很大的差异,相对于传统材料,金属纳米材料在物理检测,化学催化,生物传感和医药工程等领域,都表现出更加优异的性能。目前,金属纳米材料虽然已有广泛的实际应用,但是随着对这一领域研究的深入,以及相关学科的发展和检测手段的进步,金属纳米材料还有很大的应用潜力有待开发。银纳米粒子是一类重要的金属纳米材料,呈现尖端结构的银纳米粒子,因为存在局部表面等离子体共振效应(LSPR),所以具有独特的光学性质。银纳米粒子优良的导电性,使其在电化学反应和传感器制备方面,也具有很大的研究和应用价值。本论文主要分为三个部分。在第一部分中,采用化学还原法制备各种尺寸和形状的银纳米粒子,加入还原剂硼氢化钠(NaBH4)的方式不同,分为多步法和-一步法。第二部分是以亚甲基蓝溶液为目标降解物,研究银纳米粒子辅助TiO2光催化反应的过程,并对Ag-Ti02纳米复合物的性质和光催化机理进行深入的讨论。第三部分是以一步法制备的银纳米粒子为原材料,制备纳米银电极,研究其对葡萄糖氧化反应(GOR)的催化作用,并最终制备出葡萄糖传感器。实验结果表明,球形银纳米粒子和三角形银纳米粒子(银纳米棱镜)的粒径分布不同,在紫外-可见吸收光谱上表现的共振方式不同,宏观上呈现的颜色也有很大差异。Ag-TiO2纳米复合物对亚甲基蓝溶液的降解率可以高达95.21%,远远大于TiO2的降解率(50%左右)。在电催化GOR的研究中,随着葡萄糖浓度的变化,电流密度会发生相应的变化,拟合曲线的拟合度因子R2达到0.9972,呈现很高的线性相关性,说明葡萄糖传感器具备良好的性能。

关键词：银纳米粒子化学还原法 Ag-TiO2 光催化葡萄糖氧化反应葡萄糖传感器

含氮碳基材料电催化还原氧气和氧化葡萄糖的性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

含氮碳基材料电催化还原氧气和氧化葡萄糖的性能研究

作者：何欢中南民族大学

学位级别：硕士

化石能源短缺和环境污染成为制约社会可持续发展的瓶颈,此问题已经成为社会共识。研究节能环保技术是解决瓶颈问题的有效方法之一。其中,电催化技术因具有清洁、高效转化的特点而得到广泛关注。基于本课题组多年的金属卟啉类化合物的合... 详细信息

化石能源短缺和环境污染成为制约社会可持续发展的瓶颈,此问题已经成为社会共识。研究节能环保技术是解决瓶颈问题的有效方法之一。其中,电催化技术因具有清洁、高效转化的特点而得到广泛关注。基于本课题组多年的金属卟啉类化合物的合成经验与优势,制备了三种含氮碳基非贵金属电催化剂,并对其在氧还原反应和葡萄糖选择性氧化反应中的性能进行了研究,主要研究内容包括:(1)为了探究卟啉大环化合物活性中心对氧还原反应(ORR)的作用。选取以炭黑材料(KB、XC、BP)为载体,四甲氧基苯基钴卟啉(CoMTPP)及担载金属Co纳米粒子的自由配体四甲氧基苯基卟啉(MTPP)为活性组分,对比研究络合态Co原子与担载态Co纳米粒子对ORR活性的影响。采用X射线粉末衍射,透射电子显微镜对催化剂进行结构表征。通过循环伏安法(CV)筛选出KB为最优载体,并筛选出其与催化剂的最优比例为9:1。采用线性扫描法(LSV)测试了催化剂的ORR活性,结果表明:相比于Co/MTPP/KB催化剂,以络合态Co原子为前驱体制备的CoMTPP/KB具有更高的ORR活性,且CoMTPP/KB在ORR上的电子转移数从Koutecky-Levich(K-L)图计算得n=3.2。证明该反应过程是一个倾向于四电子反应的过程。(2)采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并通过氧化石墨烯的酮基与苯胺和邻苯二胺的胺基之间的酮胺缩合反应在石墨烯纳米片的边缘处产生-C=N-键,高选择性地在氧化石墨烯边缘实现氮掺杂。XPS结果表明:氮掺杂石墨烯中氮含量较高,证实了没有石墨型氮的生成,只存在位于石墨烯边缘的吡咯型N和吡啶型N。ORR活性测试表明氮元素掺杂对氧还原的活性有增强作用。XRD和TEM表征表明成功制备了担载Co纳米粒子氮掺杂石墨烯,ORR活性测试表明边缘N和担载的钴纳米粒子有利于氧还原反应活性的提升。(3)根据文献合成外围硝基取代的不对称含硫四氮杂金属卟啉,用H-NMR,UV-Vis,FT-IR,MALDI-TOF-MS对四种不同金属中心的含硫四氮杂卟啉MPhNO(SBu)Pz(M=Co,Zn,Ni,H)进行了结构表征。循环伏安法(CV)测试表明CoPhNO(SBu)Pz在三者中具有最优的氧化能力。同时,将CoPhNO(SBu)Pz负载到g-CN,进一步提高了复合催化剂的导电能力。采用XPS,XRD和固体漫反射等手段对CoPhNO(SBu)Pz/g-CN催化剂进行了表征,表明CoPhNO(SBu)Pz成功负载到g-CN。葡萄糖的电催化氧化实验结果表明,在CoPhNO(SBu)Pz/g-CN选择性氧化葡萄糖的过程中,葡萄糖酸的选择性达到70%。同时,循环实验结果表明该电催化剂具有比较好的稳定性,多次循环之后仍有比较高的电催化活性。

关键词：电催化担载型催化剂氮掺杂碳材料卟啉化合物氧还原反应葡萄糖氧化反应

钴铁水滑石衍生复合材料的制备及其在电催化氧化的应用研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

钴铁水滑石衍生复合材料的制备及其在电催化氧化的应用研究

作者：郑阳石河子大学

学位级别：硕士

由于能源和环境问题,氢能、金属空气电池等二次能源受到了大家的关注,氧气析出反应(OER)作为其中的关键反应之一,限制了这些能源的大规模应用。OER缓慢的四电子转移过程严重限制了反应的速率,降低了转换效率,开发稳定、高性能的电催化... 详细信息

由于能源和环境问题,氢能、金属空气电池等二次能源受到了大家的关注,氧气析出反应(OER)作为其中的关键反应之一,限制了这些能源的大规模应用。OER缓慢的四电子转移过程严重限制了反应的速率,降低了转换效率,开发稳定、高性能的电催化剂对于提高制氢效率具有重要意义。通过利用小分子有机物(如尿素、葡萄糖、甲醇等)在阳极发生氧化反应代替OER进行,实现降低过电位和将有机物转化为高附加值产物。目前主要的电催化剂多为贵金属基材料,但是它们存在稀缺性和成本高等问题,阻碍了大规模应用。水滑石(LDH)材料具有独特的二维结构,阳离子种类丰富可调,良好的稳定性和低廉的成本等优点,在电催化领域得到广泛的应用与研究。但是由于其导电性差、活性位点有限和本征催化活性低等缺点限制了实际应用,本文对钴铁水滑石材料采用掺杂、复合和衍生等手段调控催化活性,有效地提升了其OER和小分子电催化氧化性能,具体的研究内容如下:(1)通过简单的一步水热合成了三元CoFeMn -LDH(0氧化反应(UOR),只需要1.367 V的电压,就能达到10 m A/cm的电流密度,组装太阳能电池驱动的全解水演示系统,在1.58 V的电压下可以达到10 m A/cm的电流密度。(2)通过简单的室温电沉积法在晶态CoFe-LDH上复合非晶态Ni(OH),形成CoFe-LDH/Ni(OH)复合材料,探究了电沉积时间和复合对于电催化性能的影响。研究了在碱性条件下的OER性能,只需要274 m V的过电位,就能达到100 m A/cm的电流密度,同时具有优异的稳定性,在葡萄糖氧化(GOR)测试中,同样展现出优异的催化性能,在1.436 V下就能达到100 m A/cm的电流密度。发现Ni(OH)纳米线与CoFe-LDH纳米片的复合有效增加了暴露的活性位点数量,加快电荷转移,同时Co-Fe-Ni之间的协同作用能够有效调整电子结构,提升催化剂的本征催化活性,制备出了具有优异OER和GOR性能的双功能电催化剂。(3)通过两步水热法以CoFe-LDH为前驱体制备了S掺杂CoSe/FeSe异质结构,并成功保留了原有的纳米片阵列形貌,探究了S的掺杂量与硒化对于催化性能的影响。S-CoSe/FeSe在1 M KOH中表现出优异的OER性能,仅需要255 m V的过电位就能达到100 m A/cm的电流密度,同时具有良好的稳定性,经过100 h稳定性测试后仍然保持良好的性能。在进行甲醇氧化反应(MOR)测试时,仅需要1.353 V就能达到100 m A/cm的电流密度。独特的纳米线-纳米片阵列结构增加了暴露活性位点的数量,硫的引入调整了Co的电子结构,同时诱导了硒空位增强,增强了导电性。为水滑石材料的性能优化和电子结构调控提供了可行的策略,为OER和MOR双功能电催化剂的开发提供了实际参考。

关键词：钴铁水滑石氧气析出反应尿素氧化反应葡萄糖氧化反应甲醇氧化反应

磷氮双掺过渡金属三维多孔碳基催化剂的制备及其电化学性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

磷氮双掺过渡金属三维多孔碳基催化剂的制备及其电化学性能研究

作者：李淑媛内蒙古师范大学

学位级别：硕士

随着经济迅速发展,环境污染和能源短缺已经成为困扰世界的难题之一,因此开发新型的可替代能源以及储能技术具有重要意义。燃料电池由于其燃料来源广泛,产物对环境无任何污染等优点,符合绿色化学理念,引起了广大研究者的关注。目前以贵... 详细信息

随着经济迅速发展,环境污染和能源短缺已经成为困扰世界的难题之一,因此开发新型的可替代能源以及储能技术具有重要意义。燃料电池由于其燃料来源广泛,产物对环境无任何污染等优点,符合绿色化学理念,引起了广大研究者的关注。目前以贵金属催化剂作为燃料电池的电极材料较多,但是由于其价格昂贵、储量少等缺点限制了工业上大规模的使用。因此寻找合适的燃料电池阴极和阳极材料成为全球的研究热点。大量文献报道,异元素掺杂碳基催化剂是一种理想的、价廉的燃料电池电极材料。呼和浩特作为中国乳都,牛奶的产量比较大,牛奶在运输的过程中,会存在管道中废弃牛奶残留的问题,工厂通常会使用酸洗和碱洗工艺对管道中废弃的牛奶进行处理,最终产物为酸碱中和后得到的盐和废弃的牛奶。废弃的牛奶中仍然富含蛋白质、磷脂等物质,本论文拟以牛奶作为生物质基碳材料,中和后的盐作为模板剂,利用牛奶本身含有的蛋白质和磷脂作为氮源和磷源,通过高温煅烧直接合成了磷氮掺杂的三维多孔碳基催化剂。而且过渡金属在高温条件下自身会发生造孔作用,过渡金属的加入会增加催化剂的比表面积,提高催化剂的性能。考察了合成的磷氮双掺过渡金属三维多孔碳基催化剂作为燃料电池的电极材料,对其进行一系列表征,具体内容如下:1、体系一:制备了掺入不同过渡金属的磷氮双掺三维多孔碳基系列催化剂,并对其进行了表征,发现这一系列催化剂均具有三维多孔立体结构,这样的结构有利于提高催化剂的活性。电化学性能测试结果显示,掺入金属Ni的催化剂具有较好的葡萄糖氧化性能,是一种理想的燃料电池阳极材料。另外将该材料作为非酶葡萄糖传感器的电极材料,性能测试显示,该电极具有较高的灵敏度,较低的检出限以及较强的抗干扰性能,是理想的非酶葡萄糖传感器的电极材料。2、体系二:对体系一中的系列不同过渡金属的磷氮双掺三维碳基催化剂进行了氧还原反应的测试,通过电化学表征发现这一系列催化剂在碱性电解液中均具有氧还原性能,而且掺入过渡金属元素Co的磷氮双掺三维多孔碳基催化剂具有较好的氧还原性能,但是与商业标杆催化剂Pt/C相比仍然具有一定差距。因此该体系对掺Co元素的磷氮双掺三维多孔碳基材料进行优化,通过调节牛奶与盐的比例,确定了Co@CNP-1:20在碱性电解液中具有较好的氧还原性能,起峰电势达900 m V,半波电势为810 m V,可以与Pt/C催化剂相媲美。催化剂Co@CNP-1:20的合成为燃料电池的阴极材料开发提供了思路。3、鉴于以上两个体系优良的葡萄糖氧化性能和氧还原性能,分别以Ni@CNP和Co@CNP-1:20作为燃料电池两极的材料,外接200Ω电阻以及0.1 M KOH电解液组装成一个简单的燃料电池。通过数据采集仪测试发现,在经过120 h测试后电池仍然具有电流信号,该结果对磷氮双掺过渡金属的三维多孔碳基材料作为燃料电池电极材料的潜在商业应用提供了重要的参考价值。

关键词：多孔碳材料燃料电池葡萄糖氧化反应氧还原反应牛奶

梭形Fe-MOFs的制备及电催化氧化葡萄糖的性质研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

长春师范大学学报 2024年第2期43卷 99-106页

作者：袁菲菲王雪程启静李艺喆张恩立蚌埠医科大学公共基础学院安徽蚌埠233030 安徽师范大学化学与材料科学学院安徽分子基材料省级实验室安徽芜湖241002

电催化葡萄糖氧化反应(GOR),由于其相对较低的热力学势和自然界中生物质丰富的葡萄糖来源,是各种电催化氧化反应中有前途的替代电催化水分解中的阳极氧化反应。然而,开发高活性、低成本的GOR电催化剂仍是一个难题。本文合成了高催化活... 详细信息

电催化葡萄糖氧化反应(GOR),由于其相对较低的热力学势和自然界中生物质丰富的葡萄糖来源,是各种电催化氧化反应中有前途的替代电催化水分解中的阳极氧化反应。然而,开发高活性、低成本的GOR电催化剂仍是一个难题。本文合成了高催化活性、低成本、具有梭形结构的Fe-MOFs电催化剂,即MIL-88A(Fe),将其应用于电催化GOR反应中,具有高效的催化效率。实验表明,所制得的梭形Fe-MOFs电催化剂在1.0 mol·L^(-1) KOH电解质溶液中,进行电催化水分解阳极氧化反应需要约1.60 V的电位,才能提供100 mA·cm^(-2)的电流密度。然而,在含有0.05 mol·L^(-1)葡萄糖和1.0 mol·L^(-1) KOH的混合电解质中,只需要约1.54 V的电位,即可达到100 mA·cm^(-2)的电流密度。由此可见,Fe-MOFs电催化剂在含有葡萄糖的KOH混合溶液中的催化GOR活性比在KOH溶液中的OER电催化活性更强,并且通过计时电位测试发现所得催化剂具有良好的耐受性,稳定性显著。梭形Fe-MOFs催化剂为电催化氧化葡萄糖酸的实际应用提供了一种新的催化剂选择。

关键词： Fe-MOFs 电催化剂析氧反应葡萄糖氧化反应

杂原子掺杂对铁@碳纤维的结构及其葡萄糖氧化催化活性的影响

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

杂原子掺杂对铁@碳纤维的结构及其葡萄糖氧化催化活性的影响