氧陰極還原催化劑Co-N-C的研究.pdf

1、氧陰極還原催化劑CoNC的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：蔡慧指導(dǎo)教師：陳昌國教授專業(yè)：化學(xué)學(xué)科門類：理學(xué)重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二〇一一年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要燃料電池具有高效、易啟動、污染小等優(yōu)點，被認(rèn)為是繼風(fēng)力、水力和太陽能之后有希望大量提供電力的第四種發(fā)電技術(shù)，是一種綠色能源技術(shù)。電催化劑是燃料電池的關(guān)鍵部分，在質(zhì)子交換膜燃料電池中，氧陰極還原催化劑主要以Pt為主體，但Pt價格昂貴、資源緊缺，因此，其替代品TMNC

2、型催化劑（TM為非貴重過渡金屬）的研究具有十分重要的意義。本文采用研磨法制備CoNC催化劑，實驗考察了氮源的選取、金屬含量、熱處理溫度和熱處理保留時間對催化劑性能的影響，采用XRD和TGDTA對催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，用電化學(xué)線性掃描法對其催化活性和穩(wěn)定性進(jìn)行了評價。結(jié)果表明CoNC催化劑性能與氮源的選擇和金屬含量密切相關(guān)。六次甲基四胺作為氮源制備的催化劑在氧氣飽和的0.5MH2SO4溶液中對氧陰極還原反應(yīng)具有較好的催化活性，此時起始電位0

3、.58V，峰值電位0.43V，極限電流較大，穩(wěn)定性較好。未熱處理的CoNC催化劑中Co的最佳含量為wt%=5%，Co含量較低時，催化效果較差；當(dāng)Co含量過剩時，N的含量相對下降，由于催化劑結(jié)構(gòu)可能改變，催化性能下降。實驗結(jié)果還表明CoNC催化劑的催化性能隨制備溫度變化較大。適當(dāng)高溫有助于催化性能的提高，700℃保溫兩小時催化活性達(dá)到最大，隨著溫度的升高，高溫破壞催化結(jié)構(gòu)，催化活性降低。XRD和TGDTA結(jié)果表明催化劑中金屬單質(zhì)Co被置換