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《内蒙古大学》 2018年
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铌基电催化剂设计合成及其在直接醇类燃料电池中的应用研究

赵越  
【摘要】:近些年来,能源危机和环境污染两大问题已经引起了全世界的关注,寻找替代化石燃料的新型燃料迫在眉睫。燃料电池作为一种对环境污染较低的能量转换装置,其发展对解决这类环境问题具有重要的意义。就直接醇类燃料电池的研究发展状况而言,还不能全面大规模的实现商业化,摆在我们面前最大的问题是高效催化剂的开发。目前,已经商业化的催化剂材料多数为铂基材料,但该类型材料又面临着价格不菲,催化剂利用率不高,抗CO中毒能力低下等问题。所以本文从制备合成高效催化剂的角度入手研究,以五氧化二铌作为基底材料,通过稀土离子掺杂、金属纳米粒子负载和多相复合的手段合成了一系列催化剂,以此来提其电催化活性。本文研究内容可以总结为以下几个方面:1.采用煅烧的方法制备了球形Nb_2O_5,然后进一步通过水热合成的方法掺杂稀土离子,制备了不同浓度的R-Nb_2O_5(R=La、Eu、Tb、Ce)催化剂。通过XRD、SEM、XPS等测试手段对催化剂的组成及形貌进行了测试。利用循环伏安法对催化剂的电催化活性进一步做了测试,结果对不同小分子醇类(甲醇、乙醇)都有很好电催化氧化效果,表明稀土离子的掺杂对催化剂活性有了很明显的提高。2.对Nb_2O_5的形貌进行了调控,利用水热法成功制备出了Nb_2O_5纳米棒,通过回流的方法负载了金属Pd纳米粒子,最后将制得的Pd/Nb_2O_5与rGO进行了复合,制备了Pd/Nb_2O_5-rGO催化剂。通过XRD、SEM、TEM、XPS、CV等手段对催化剂的晶相、形貌进行了表征和测试,结果表明Pd纳米粒子的负载和rGO的复合使得Nb_2O_5的电催化活性有了较大的提升,甲醇催化氧化性能也优于10%的商业Pt/C。3.通过煅烧法制备了氮掺杂碳纳米管包裹的碳化铁物质Fe_3C@NCNTs,然后利用草酸铌和Fe_3C@NCNTs混合煅烧制备了Nb_2O_5-Fe_3C@NCNTs材料,最后利用NaBH_4还原的方法制备了Pd/Nb_2O_5-Fe_3C@NCNTs催化剂。测试结果表明,该催化剂在碱性环境下,对醇类有着较好的电催化活性,并且催化性能很大程度的优于10%的商业Pt/C,对于开发有高的电催化活性的催化剂有重大的研究意义。
【学位授予单位】:内蒙古大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O643.36;TM911.4

【参考文献】
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1 饶路;姜艳霞;张斌伟;游乐星;李崭虹;孙世刚;;乙醇电催化氧化[J];化学进展;2014年05期
2 党岱;高海丽;彭良进;苏允兰;廖世军;王晔;;高性能核壳结构催化剂PdRu@Pt/CNT的制备[J];物理化学学报;2011年10期
3 赵彦宏;王文岩;贾庆月;高有;王晓晶;苏毅国;;镧掺杂五氧化二钽膜电极的电化学性能(英文)[J];内蒙古大学学报(自然科学版);2010年03期
【共引文献】
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1 吴匡衡;周亚威;马宪印;丁辰;蔡文斌;;Au-Pt催化剂的控制合成及其对乙醇电氧化性能[J];化学学报;2018年04期
2 卢浩滋;杨映;谢勇;余刚;;直接乙醇燃料电池研究进展[J];湖南工业大学学报;2017年06期
3 蒋建婷;张文静;王蔚;徐娴;鞠剑峰;;掺碳TiO_2纳米纤维负载PdRu催化剂的制备及对甲醇的电催化性能[J];南通大学学报(自然科学版);2017年02期
4 田恒;王婧;饶日川;;直接甲醇燃料电池阳极催化剂现状研究[J];合肥师范学院学报;2017年03期
5 朱复春;游乐星;瞿希铭;张斌伟;张宗成;姜艳霞;孙世刚;;PtRhSn/GN的制备及其对甲醇电催化氧化性能研究[J];厦门大学学报(自然科学版);2015年05期
6 赵博琪;陈维民;张宇;朱振玉;;碱性介质中甲醇在PdRu/MWCNT上的电催化氧化[J];电源技术;2015年04期
7 蔡媛融;黄蕊;黄龙;饶路;陈声培;周志有;孙世刚;;碳载体预处理对纳米Pt/C电催化性能影响[J];化工学报;2014年11期
8 王宗花;史国玉;夏建飞;张菲菲;夏延致;李延辉;夏临华;;直接甲醇燃料电池Pt基阳极催化剂的研究进展[J];化学学报;2013年09期
9 赵天天;林瑞;张路;曹春晖;马建新;;Pt含量对Co@Pt/C核壳结构催化剂性能的影响[J];物理化学学报;2013年08期
10 曹春晖;林瑞;赵天天;黄真;马建新;;用于燃料电池Co@Pt/C核壳结构催化剂的制备及表征[J];物理化学学报;2013年01期
【二级参考文献】
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1 ;Electrochemical Quartz Crystal Microbalance(EQCM) Characterization of Electrodeposition and Catalytic Activity of Pd-based Electrocatalysts for Ethanol Oxidation[J];Chemical Research in Chinese Universities;2010年03期
2 罗远来;梁振兴;廖世军;;直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究进展[J];催化学报;2010年02期
3 唐亚文;马国仙;周益明;包建春;陆路德;陆天虹;;Pt/C催化剂对乙醇电氧化的粒径效应[J];物理化学学报;2008年09期
4 谌敏;廖世军;;低温燃料电池催化剂的研究进展[J];工业催化;2008年03期
5 陈野;韩丹丹;张密林;葛鑫;;掺镧纳米NiO的制备及超大电容性能研究[J];中国稀土学报;2006年06期
6 韩丹丹;陈野;张密林;舒畅;张春霞;徐鹏程;;掺钇纳米NiO的制备及其超大电容性能研究[J];电化学;2006年03期
【相似文献】
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1 程德润;赵明仁;杨德玉;黑玉芬;刘祥;贾集;芦德华;;降低B107催化剂中本体含硫量的研究[J];化肥工业;1987年01期
2 金涌;毕晓涛;袁乃驹;;列管式固定床反应器整型催化剂流体力学行为的研究[J];化学反应工程与工艺;1987年03期
3 顾其威;;催化剂工程设计的进展[J];化学反应工程与工艺;1987年04期
4 吴之仁;林玉;张英贤;;γ-Al_2O_3上钼镍存在形式与催化性能的关系[J];石油化工;1987年06期
5 王丽川;黄国雄;李承烈;;人工污染法研究碱金属对渣油裂化催化剂的影响[J];石油炼制与化工;1987年12期
6 杨洪武;张明睿;杨素勤;;合成氨球形催化剂铁比的测定[J];河南化工;1987年02期
7 Jerzy Zieliski;程玉春;;NiO/Al_2O_3催化剂结构[J];齐鲁石油化工;1987年S1期
8 朱文会,董文惠,李爱梅;影响甲醇分解催化剂活性的困素研究[J];郑州轻工业学院学报;1988年01期
9 于涛,吴越,吕光烈,李旺荣,林炳雄;钙钛石型复合氧化物La_(1-x)Sr_xFeO_(3-λ)催化性能的研究——Ⅰ.固体结构以及缺陷性质与催化性能的关系[J];中国科学(B辑 化学 生物学 农学 医学 地学);1988年04期
10 陈志学,赵雅琴,陆坤权;用EXAFS研究NiO/α-Al_2O_3催化剂的结构和相含量[J];物理化学学报;1988年03期
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