晶態(tài)碳基低Pt催化劑的合成及其在燃料電池中的應(yīng)用.pdf

1、分類號??????。U D C密級?公?開- ??Z 參廬夕擎碩士研究生學(xué)位論文晶態(tài)碳基低P t 催化劑的合成及其在燃料電池中的應(yīng)用申請人：學(xué) 號：培養(yǎng)單位：學(xué)科專業(yè)：研究方向：指導(dǎo)教師：完成日期：尹婕2 1 1 1 1 1 2化學(xué)化工與材料學(xué)院無機化學(xué)功能無機材料付宏剛教授2 0 1 4 年3 月2 3 日A b s t r a c tF u e l c e l l s a r ec o n s i d e r e d a s ag

2、r e e n ，e n v i r o n m e n t - f r i e n d l y a n d h i g h - e f f i c i e n td e v i c eo ne n e r g yt r a n s f o r m a t i o n ，t h u s ，t h e yh a v e a t t r a c t e da m o u n t so fa t t e n t i o na n de x t

3、 e n s i v er e s e a r c h ，e s p e c i a l l yt h ed i r e c tm e t h a n o l f u e l c e l l s ．C u r r e n t l y , c o n s i d e r a b l es t u d i e s a r ef o c u s e do nt h e d e v e l o p m e n to f n o v e lc a

4、 t a l y s t ，a n dt h ec a t h o d eo x y g e nr e d u c t i o nr e a c t i o ns l u g g i s hk i n e t i c sa n d h i g hc o s to f n o b l em e t a lc a t a l y s t s ；t h e r e f o r e ，i th a sb e e nt h ee m p h a

5、s i st od e c r e a s et h ec o s tv i ar e d u c i n gt h eu s a g e o f n o b l em e t a l s ，i m p r o v i n gt h e u t i l i z a t i o n r a t e o fp r e c i o u s m e t a l s ，w h i l e m a i n t a i n i n gt h e e

6、x c e l l e n tc a t a l y t i c p r o p e r t i e s ．M o r e o v e r , t h e g r a p h i t i c c a r b o n m a t e r i a l s p o s s e s s s u p e r i o re l e c t r o n i ct r a n s m i s s i o na n dh i g hs t a b i l

7、 i t yc h a r a c t e r i s t i c s ，v a n a d i u m ( t u n g s t e n ) n i t r i d ed i s p l a y P t - l i k e p r o p e r t i e s a n de f f i c i e n t s y n e r g i s t i c e f f e c t s ，a s w e l l a s t h e p o

8、r o u ss t r u c t u r ea d v a n t a g ei n d i f f u s i o no f m a s st r a n s f e ra n d a d s o r p t i o n ，w h i c hm a k i n gt h e ya r e i n d i s p e n s a b l er o l ei nc a t a l y s t ss t u d i e s a n d

9、s i g n i f i c a n t ．B a s e d o n t h ea b o v e a n a l y s i s ，t h e m a i n r e s e a r c h c o n t e n t si nt h i sp a p e r h a v eb e e ns h o w n a sf o l l o w s ：( 1 ) V a n a d i u m n i t r i d e ／g r a p

10、 h i t i cc a r b o n ( V N ／G C ) c o m p o s i t e h a v eb e e n s y n t h e s i z e dv i ai o ne x c h a n g em e t h o d ．I o ne x c h a n g er e s i na r eu s e da s c a r b o ns o u r c e ，t w ok i n d sm e t a li

11、 o n sa r e s u c c e s s f u l l ye x c h a n g e di n t o t h er e s i ns k e l e t o na t t h es a m et i m e v i ae l e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o n ；a n da f t e rt h e c a r b i d ea n dc o n t i n u o

12、u s n i t r i d ep y r o l y s i s ，t h ec o m p o s i t e a r es y n t h e s i z e d ．V N ／G Ca c t sa s h i g h l ye f f i c i e n t c a t a l y s tc a r r i e r , w h i c h C a l ld e c r e a s e t h e P t c o n t e n

13、 t a n d c o s t - e f f e c t i v e ．S y n t h e t i c l o w - P t c a t a l y s t o f 10 ％P t - V N ／G Cs h o w se x c e l l e n to x y g e nr e d u c t i o nr e a c t i o n ( O R R ) c a t a l y t i ca c t i v i t y a

14、 n ds t a b i l i t y , t h el i m i t i n gc u r r e n td e n s i t yo f 13 7 ．2m A m g 一，t h eo n s e tp o t e n t i a lo f 1 ．01 Va n dt h eh a l f w a v ep o t e n t i a l o f0 ．8 6 V ’w h i c h a r e s u p e r i o r

15、 t o t h ep e r f o r m a n c eo fc o m m e r c i a l P t ／C c a t a l y s t ．M o r e o v e r ，t h e O R R p r o c e e d s o ft h e s y n t h e s i z e d 10 ％P t - V N ／G C c a t a l y s t p r e f e r t h e f o u r - e l

16、 e c t r o n r e a c t i o n p a t h w a y ．A d d i t i o n a l l y , t h i sm e t h o d i sf a c i l e ，l o w —c o s ta n d u n i v e r s a l ．( 2 ) V a n a d i u m n i t r i d e ( t u n g s t e n n i t r i d e ) ／p o r