石墨烯基非贵金属氧还原催化剂的开发与应用

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1、万方数据中图分类号UDC硕士学位论文学校代码jQ塑石墨烯基非贵金属氧还原催化剂的开发与应用DeVelopmemsandapplicationsofgraphene-basednon-noblemetalcatalystsforoxygenreductionreaction作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：王群峰化学工程氧还原催化剂化学化工学院钱东教授答辩委员会主席j以!孟'一b中南大学2014年5月学位论文原创性声明煳万方数据本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢

2、的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：日期：——年一月一日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保

3、密论文待解密后适应本声明。作者签名：群乒日期：塑!竺年上月望日一缒一万方数据石墨烯基非贵金属氧还原催化剂的开发与应用摘要：本文研究了石墨烯(RGO)和非贵金属化合物的复合物作为燃料电池氧还原(0ⅪU催化剂的性能，主要通过掺杂乙炔黑(AB)改善氧化石墨烯(GO)聚沉与RGO的堆叠和在RG0上掺杂氮两种途径来提高材料的ORR催化性能。利用)(】王D、xPS、BET、SEM、TEM和STEM等表征手段，对样品的物相、形貌和结构进行了分析，并结合电化学测试，研究了样品的OI水催化性能。通过对C030很G0／AB的形貌分析和BET测试发现，AB的加入显著地改善了C0304与

4、RG0的复合效果，增大了材料的比表面积。电化学性能测试结果表明，AB掺入后，C0304／RGO／AB的OI汛催化活性得到了明显的提高。在相同的极化电压下，C0304／RGO／AB电极的极化电流密度超过了商业化刚C电极的水平。成功合成了LaC003瓜GO复合物。电化学测试结果表明，RGO的加入大大增强了LaC003的耐腐蚀性，而且其OI水催化活性也得到了一定程度的提高。XPS测试表明，通过不同氮掺杂方案(以氨水为氮源醇热处理和以三聚氰胺为氮源惰性气氛下高温热处理)合成的C030加、I—RGO／AB和Co@CoO／N—IⅪo／AB均成功实现了氮掺杂。实验发现以三聚氰胺

5、为前驱体惰性气氛下高温热处理的方法可以实现较高比例的氮掺杂，而且，氮原子与RGo的结合形式也更为多样化。电化学性能测试表明，氮掺杂可以在一定程度上提高这两种材料的ORR催化活性。在铝空气全电池测试中，这两种材料也表现出了优异的电化学性能，展现了其可以作为燃料电池0RR催化剂实际应用的潜力。关键词：石墨烯，非贵金属，氮掺杂，氧还原催化剂分类号：28万方数据：Developmentsandapplicationsofgraphene-basednon—noblemetalcatalystsfbroxygenreductionreactionAbstract：In协is

6、paper，thepe怕mancesoft11ecomplexesconstitutedbygrapheneandnon—noblemetalcompoundsusedasoxygenreductionreaction(0RR)catalyStswerestudied．ThecatalyticactiVitiesofsaIllpleswereimproVedthroughsalldwichmgacetyleneblack(AB)betweenGOsheetstomitigatethedegreeofGOandRGOstacl(ingaIld(10pingnitro

7、genintothegraphene．Thecompositions，mo叩hologiesaJld0RRcatalyticactiVitiesoftheobtainedproductswerecharacteriZeda11devaluatedbyXRD，XPS，BET'SEM，TEM，STEMandelectrochemicalteStS．Themo印hologyandBETtestresultsofC0304／RGO／ABreVealthattheimoductionofABcallenhallcemecombinationofC0304aJldIⅪ0，an

8、denla