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《安徽大学》 2019年
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基于真菌菌丝的双氧水合成电催化剂的制备和性能研究

张海霞  
【摘要】:随着经济迅速发展,能源和环境慢慢成为人们日常生活讨论的重点,而过氧化氢作为一种重要的化工原料,被广泛应用于诸多工业生产。目前,工业上制备过氧化氢的方法虽已成熟,但对环境造成很大的危害。相比之下,通过电化学制备过氧化氢是一种很有应用前景,且绿色环保的方法。作为高效电催化产生过氧化氢的贵金属催化剂,由于其稀缺性以及成本昂贵等缺陷,应用前景被大大限制。研究非贵金属的碳基材料成为了目前各课题组关注的重点。因此,本课题组利用真菌菌丝(含有生物浓缩染料)制备了一种高效制备H2O2的电催化剂。第一章详细介绍H2O2的合成方法以及电化学合成H2O2的催化剂的种类。第二章主要介绍由真菌菌丝制备的N.O,P共掺杂的碳材料的制备过程以及SEM,TEM,XPS,Raman,BET等表征结果,该碳材料具有较高的比表面积和较大的孔体积。第三章讨论了通过电化学测试,实验结果表明通过添加染料的真菌菌丝制备的碳材料具有较高的电催化活性,并且在800℃温度下烧结出的碳材料在碱性和中性下都具有最优的性能。实验结果表明,N-O-P-C-800在碱性介质中测试电位为0.25V条件下,获得了1470mmol·gcatalyst-1·h-1的H2O2产率和接近97.0%的法拉第选择性,并且能持续18次循环高效率产生H2O2,表现出优异的活性、选择性和稳定性。并且该催化剂在中性介质中也具有良好的活性,选择性和稳定性。以我们制备的碳材料电催化剂为阴极,IrO2为阳极的流通池在碱性介质中表现出极高的法拉第效率,H2O2生产率和能量效率。此外,商用干电池(1.5V)或太阳能电池(2.5V或3.0V)作为电源时,依旧可以保持较高的法拉第效率以及H2O2产率。这有利于开发用于H2O2生产的电催化剂和通过电催化将O2还原成H2O2的实际工业应用。这种低成本,简单且易于拓展的方法为开发用于其他电化学反应,例如析氢反应,析氧反应和CO2还原反应的新型电催化剂提供了发展思路。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O643.36;O611.62

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