金属酞菁/石墨烯复合材料的制备及其在氧还原中的应用--《长春理工大学》2016年硕士论文
金属酞菁/石墨烯复合材料的制备及其在氧还原中的应用
【摘要】：在过去几年里,为了解决不断增加的能源需求和可再生资源的循环使用性的挑战,可再生资源的迅速发展增加了对可持续发展能源储存技术的需要。直接甲醇燃料电(DMFCs)在便携式电子设备应用领域是有前景的技术。在阴极发生的氧气还原反应对燃料电池的整体性能有着非常重要的作用。然而,在目前氧气还原反应中经常使用的高效铂系材料催化剂存在重要的挑战,从而阻碍了直接甲醇燃料电池广泛的商业化应用。这些挑战包括催化剂的高成本、储量稀缺、抗甲醇交叉效应差,尤其是缓慢的氧还原(ORR)动力学。因此,发展新型非贵重金属电催化剂是迫切必要的,这些催化剂具有高的催化活性、实际的稳定性、良好的抗甲醇性和成本低。本文采用溶剂热辅助的π-π组装的方法制备了2,5-二(3,4-二氰基苯基)氨基吡啶聚合铁酞菁/石墨烯(PFePc/Gr)和2,5-二(3,4-二氰基苯基)氨基吡啶聚合钴酞菁/石墨烯(PCoPc/Gr)两种金属大环化合物/石墨烯复合材料用于催化ORR。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对所制备的复合物的形貌进行了表征。通过紫外可见(UV-vis)、红外(IR)以及X-射线光电子光谱(XPS)测试证明了聚酞菁与石墨烯之间存在π-π相互作用。通过循环伏安、旋转圆盘电极、旋转环盘电极和计时电流技术对复合物的氧气还原(ORR)电催化活性进行了测试。实验结果表明,所制得的复合物催化剂在碱性介质中具有相对较好的电催化性能,如较正的起始电位和半波电位、较大的极限电流及较高的电子转移数,催化氧还原是几乎直接4e-转移过程,催化氧气直接生成水。此外,与商业化的Pt/C催化剂相比较而言,所制得的催化剂还具有很好的抗甲醇交叉效应和高的稳定性。催化剂良好的电催化性能可归结于石墨烯高的电子传递速率,以及酞菁和石墨烯之间的协同效应。
【学位授予单位】：长春理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：O643.36
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&ORR请进，ORR求助
ORR请进，ORR求助
作者 挥挥霍霍
请帮我分析一下，这个I-E图，我的样品的催化性能与Pt/C的相比如何？怎么比较？求助各位XDJM
这是我的图 ，谢谢
你做的是碱性条件下的，你的Pt/C是多少含量的，20%？还是多少？一般RDE线性扫描图上我们比较ORR催化剂的性能指标有三个：1起始还原电位，2半波电位，3极限电流密度。起始还原电位和半波电位，你的样品与你的Pt/C催化剂相差较小，但是极限电流密度与Pt/C相差较大。碱性条件下的非铂ORR催化剂有些性能都接近或者超过Pt/C催化剂了。
引用回帖:: Originally posted by 躬莫 at
你做的是碱性条件下的，你的Pt/C是多少含量的，20%？还是多少？一般RDE线性扫描图上我们比较ORR催化剂的性能指标有三个：1起始还原电位，2半波电位，3极限电流密度。起始还原电位和半波电位，你的样品与你的Pt/C催化 ... 就是极限电流密度与Pt/C的相差太大了 催化性能不好是不是？这个样的催化性能也就是一般了，或者还不如一般的，
引用回帖:: Originally posted by 挥挥霍霍 at
就是极限电流密度与Pt/C的相差太大了 催化性能不好是不是？这个样的催化性能也就是一般了，或者还不如一般的？... 你的Pt/C是多少含量的？要看你的是什么催化剂，有些碳基催化剂在碱性条件下ORR性能已经接近或者超过Pt/C了，碳基催化剂这方面的文献现在比较多了。
引用回帖:: Originally posted by 躬莫 at
你的Pt/C是多少含量的？要看你的是什么催化剂，有些碳基催化剂在碱性条件下ORR性能已经接近或者超过Pt/C了，碳基催化剂这方面的文献现在比较多了。... 恩恩 我这Pt/C含量是20%，催化剂是CoFe合金含有一些碳。
这个还是比Pt/C差了。。。你催化剂负载量是多大，你可以调整一下负载量看看。。。
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与700万科研达人随时交流NiCu@PdRu(PdIr)/C纳米催化剂的制备及多效电催化性能研究--《北京化工大学》2016年硕士论文
NiCu@PdRu(PdIr)/C纳米催化剂的制备及多效电催化性能研究
【摘要】：碱溶碳分法能够显著提高氧化铝的生产效率,该工艺中的关键技术是通过电解碳酸钠实现物料循环,但是传统电解的单槽电压消耗超过2.5V左右。为了降低电耗成本我们提出采用氢气消耗阳极(氢阳极)代替商业析氧阳极,并与商业析氢阴极匹配,构建节能氢阳极-析氢阴极电解模式。关键在于开发研制低成本、低过电位以及抗中毒的氢阳极。Pt, Pd是金属单质中为数不多对氢气电化学氧化反应(HOR)具有高催化活性的金属,其中Pt金属对氢气电化学氧化反应(HOR)具有最高的催化活性,但是由于Pt资源稀缺、价格昂贵,因此商业Pt/C催化剂工业上的应用大大受到了限制。相比而言,Pd的价格相对较低,且地质储量远高于Pt。因此我们选用与Pt性质相似的Pd作为催化剂中的关键元素。同时,我们通过采用非贵金属Ni、Cu及其合金作为“核”,外层还原沉积Pd“壳”,制备核壳结构催化剂。进一步降低Pd用量和调控催化剂的活性、稳定性和抗中毒性能。此外,我们在壳层催化剂中加入少量Ru、Ir进一步提高催化剂的氢氧化活性的同时提高催化剂的抗甲醇中毒能力。本文系统研究了以Ni、Cu合金为核,外层包覆P d-Ru或Pd-Ir两类四元金属核壳结构纳米NiCu@PdM/C (M=Ru或Ir)催化剂。首先在预处理后表面富含含氧官能团的纳米导电炭黑上,通过液相浸渍-气相H2高温还原热处理制备了NiCu/C催化剂,然后通过静电置换辅助的乙二醇回流法在NiCu/C上选择性沉积了PdM外壳,通过一系列调控构建了NiCu@PdM/C催化剂。本文考察了贵金属负载方法(置换法、水热法、甲苯回流法和乙二醇回流法)、制备条件,贵金属掺杂种类及掺杂比例。通过物理表征及电化学性能测试对催化剂的形貌特征、组成成分及电催化过程动力学进行研究,并确定性能最优的核壳结构纳米催化剂。HRTEM结果表明所制备的NiCu@PdRu/C催化剂中,碳载体上均匀负载了平均粒径仅为1.84 nm的四元金属的纳米粒子NiCu@PdRu/C, TG和ICP结果表明在还原贵金属时存在Ni、Cu组分选择性溶出的情况,但是这对于Pd、Ru与Nu、Cu的合金化是有利的,有利于调控贵金属的晶格间距和负载状态。在金属负载量降低50%的条件下,依然展现了更高的电化学活性面积。性能最优的NiCu@Pd9Ru1/C与等贵金属载量的Pt/C催化剂在对氢气氧化的反应中仅有14mV的差距。将催化剂应用于氢阳极膜电解碳酸钠的实验中,相比传统析氧-析氢的电解方式,有效将槽电压降低了1.18V,并且在长时间电解后仍能保持很好的性能。同样方法制备了平均直径仅2.06nm的NiCu@PdIr/C催化剂。通过XPS表征可知Pd的3d轨道电子结合能降低,表明d轨道空穴增加,这与Pd壳和Cu核之间的协同作用相关。性能最优的NiCu@PdIr/C与商业Pt/C的氢氧化半波电位仅有不到8mV的差异,且相比NiCu@Pd9Ru1/C的氢氧化性能有所提高。难得可贵的是,该催化剂具有优异的抗甲醇中毒性能,这与Ir表面易形成的Ir-OH对中间产物的去除氧化作用有直接的联系。得益于NiCu@Pd4Ir1/C催化剂特殊的组分和结构特点和Pd-Ir的协同效应,该催化剂展现了匹配于Pt/C的HOR活性外,也表现出对氧还原反应(ORR)和电解水析氢反应(HER)、析氧反应(OER)很高的电催化活性。同一电位下,OER电流密度是商业Pt/C的8倍,是商业FtRu/C的2倍。HER电流密度达到10mA cm-2,过电位与Pt/C催化剂一致。ORR的半波电位与同贵金属载量的商业Pt/C相比正移12mV,且NiCu@PdIr/C作为ORR催化剂时,具备优良的抗甲醇中毒性能。表明所制备的NiCu@PdIr/C是一种优良的HOR, ORR, HER和OER四功能催化剂。
【学位授予单位】：北京化工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：O643.36
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