燃料電池Fe-N-C非貴金屬陰極催化劑的合成與性能研究.pdf

1、能源是當今社會發(fā)展前進的驅動力，而可持續(xù)發(fā)展的綠色能源是當今各國極力倡導的新理念。直接甲醇燃料電池（DAFC）具有能量轉化率高、操作溫度低、燃料來源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點，被認為是當前便攜式電器以及電動汽車等最理想的電源供應裝置。但是DAFC的高成本是制約其進一步商業(yè)化推廣的主要障礙，其中以昂貴的貴金屬為主的催化劑占據(jù)了燃料電池成本的一半，這就使得尋求可替代或部分替代貴金屬的催化劑成為了研究的熱點。本文通過簡單的合成方法制備了鐵氮摻雜碳載

2、復合物，將其用作燃料電池的陰極催化劑。最后對該催化劑進行結構和電化學的表征。主要工作：
　　1.在合成聚苯胺的過程中加入普魯士藍前驅體，在氫氣氣氛下，高溫熱處理合成出了一種 Fe-N/C結構的非貴重金屬催化劑。傅里葉紅外光譜（FTIR）和X射線光電子能譜（XPS）表征催化劑的結構，同時在酸性、中性、堿性對催化劑的催化性能進行了檢測，結果表明，該催化劑在不同的介質下都有良好的氧還原反應（ORR）催化性能。
　　2.以碳納米管（

3、CNTs）為碳載體，聚苯胺在載體上發(fā)生聚合，再加入硫酸亞鐵銨（(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O）作為金屬前驅體，在高溫氮氣氣氛下，熱處理得到一種Fe-N-CNTs非貴重金屬電催化劑，傅里葉紅外光譜（FTIR）和X射線光電子能譜（XPS）表征催化劑的結構，通過電化學測試手段研究該催化劑的氧還原反應（ORR）催化性能。研究催化劑合成的兩大影響因素：熱處理溫度、金屬含量。結果表明：熱處理溫度為700℃，F(xiàn)e的百分含量為6％時得到的Fe-

4、N-CNTs催化劑性能最好，該催化劑在堿性介質中具有良好的氧還原反應（ORR）催化性能，優(yōu)異的四電子選擇性，良好的抗甲醇性以及耐久性。
　　3.水熱法合成氧化石墨烯（GO），以GO為碳載體，以鄰二氮菲（Phen）為氮源，以硫酸亞鐵銨（(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O）為鐵源，通過高溫惰性氣氛熱處理得到一種Fe-N-GO結構的摻鐵氮石墨烯氧還原反應電催化劑，傅里葉紅外光譜（FTIR）和X射線光電子能譜（XPS）表征催化劑的結構