氮摻雜改性石墨制備氧還原電催化劑

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1、四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)氮摻雜改性石墨制備氧還原電催化劑學(xué)生:孫莉?qū)W號(hào):11131010141專業(yè):化學(xué)班級(jí):2011級(jí)1班指導(dǎo)老師:司玉軍四川理工學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院二O一五年六月四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中文摘要氮摻雜改性石墨制備氧還原電催化劑摘要在氨氣氛圍中熱處理石墨和氯化錳復(fù)合物制備非貴金屬氧還原反應(yīng)催化劑,考察了熱處理時(shí)間、溫度、錳含量對(duì)催化劑性能的影響。催化劑性能用電化學(xué)線性電位掃描表征。結(jié)果表明,在500℃下熱處理石墨和氯化錳質(zhì)量比為1:0.5的前驅(qū)體3小時(shí),所得產(chǎn)品具有最佳的催化性能。在熱處理過(guò)程中,Mn(II

2、)離子主要被還原為單質(zhì)錳并促進(jìn)石墨與氨氣反應(yīng)得到具有良好活性的催化劑。論文同時(shí)用超聲輔助Hummers法對(duì)石墨進(jìn)行氧化預(yù)處理后再制備催化劑。所得催化劑起始還原電位由0.2V正移到0.35V,而氧還原反應(yīng)峰值電流由0.03mA增加到0.1m2A。說(shuō)明Hummers法預(yù)處理可以有效改進(jìn)石墨與氨氣的反應(yīng)活性,得到更好的氧還原反應(yīng)催化劑。關(guān)鍵詞:氧還原反應(yīng),電催化劑,石墨,Hummers法I四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)英文摘要Preparingagraphitemetalcatalystforoxygenreductionreactionby

3、modificationgraphitewithnitrogenAbstractAgraphitecatalystwasfabricatedbyheatingaprecursorofgraphiteandmanganesechloride.Theinfluenceofheatingtime,temperatureandthecontentofmanganeseintheprecursorwereinvestigated.Theresultsshowthatabettercatalystcanbefabricatedbyheatinga

4、precursorwithamassratioof1:0.5ofgraphitetomanganesechlorideat500℃for3hours.TheMn(II)ionwasreducedtometallicmanganeseintheheattreatment.Themetallicmanganesecanfacilitatethereactionbetweengraphiteandammonia.GraphitewasalsopretreatedbyHummersprocessbeforepreparingacatalyst

5、.Theresultshowsthattheonsetpotentialofoxygenreductionreactionoftheresultedcatalystis0.35Vwhichismorepositivethan0.2Vofcatalystwithoutbeingpretreated,andthepeakcurrentalsoincreasesto0.12mAfrom0.03mA.Thereactionactivityofgraphitewithammoniacanbeobviouslyimprovedbythepretr

6、eating.Keywords:oxygenreductionreaction,graphitecatalyst,graphite,HummersprocessII四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目錄目錄中文摘要I英文摘要II1緒論11.1引言11.1.1燃料電池的簡(jiǎn)介11.2金屬氧還原劑的發(fā)展31.2.1貴金屬電還原催化劑31.2.2非貴金屬電還原催化劑41.3石墨烯簡(jiǎn)介51.4研究目的及內(nèi)容51.4.1研究目的51.4.2研究?jī)?nèi)容62實(shí)驗(yàn)部分72.1藥品試劑和實(shí)驗(yàn)器材72.1.1藥品與試劑72.1.2實(shí)驗(yàn)器材72.2電催化劑的制備82

7、.3石墨預(yù)處理82.3.1低中溫超聲輔助Hummers法合成氧化石墨82.3.2簡(jiǎn)化氧化石墨92.4X射線衍射表征催化劑物相92.5傅立葉紅外光譜(FTIR)92.6電催化活性評(píng)估93結(jié)果與討論113.1制備條件對(duì)催化劑的影響113.1.1金屬離子含量的影響113.1.2恒溫溫度的影響123.1.3恒溫時(shí)間的影響123.2預(yù)處理石墨對(duì)催化劑的影響133.2.1XRD圖譜比較136四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目錄3.2.2IR圖譜比較143.2.3電催化活性比較153.3催化劑中金屬元素作用分析163.3.1制備中金屬元素對(duì)催化性能的影

8、響163.1.2溶解與不溶解錳對(duì)催化性能影響173.4討論總結(jié)194結(jié)論與展望204.1結(jié)論204.2展望20參考文獻(xiàn)21致謝236四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)緒論1緒論1.1引言能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展動(dòng)力,同時(shí)也是衡量綜

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