鈷基納米材料的制備及其在催化氧氣還原中的應用.pdf

1、燃料電池作為一種新型的能量轉換裝置，具有反應物來源廣泛、能源轉換高效，對環境友好等特點。而陰極氧氣還原過程緩慢一直是限制其被廣泛應用的重要因素。目前被用于商業燃料電池氧氣還原的最有效催化劑仍然是Pt/C催化劑，但鉑的價格昂貴、催化過程中穩定性差且易被毒化，因此尋找可替代Pt/C的價格低廉且高效的催化劑成為一直以來我們工作的重點。目前解決該問題主要有以下兩種思路：一是減少Pt的用量如負載和多元金屬合金等，這在短期內仍然是最有效的方法。二是

2、尋找適合的非貴金屬，從長期來說，這將是更好的解決方案。過渡金屬氧化物和摻雜碳材料都是目前被廣泛研究的多種催化劑中重要的組成部分。本文圍繞兩方面進行研究：多孔鈷氧化物材料的合成方法的優化；鈷氧化物和摻雜碳材料相結合應用于催化ORR。通過SEM,TEM,XRD，XPS等測試手段對目標產物進行組分和結構的表征，用電化學工作站和旋轉電極體系測試其電化學性能。
　　本研究主要內容包括：⑴電催化在很大程度上跟催化劑的表面情況密切相關，制得多孔

3、結構的Co3O4可以提高催化劑的表面積，暴露盡可能多的催化活性位點，這將會對催化中電子和物質的傳遞及反應起到促進作用。本文我們采用無模板法，通過一步溶劑熱法合成了形貌均一的球形產物，進一步的煅燒，得到我們期望的多孔Co3O4材料?？朔擞材０宸ㄖ心０遢^難除去和軟模板法中模板易變形的缺點。我們還討論了反應物原料、溶劑組成及煅燒溫度對最終產物形貌的影響。該工作也將會為貴金屬在其上的負載并將其應用在氧化一氧化碳，鋰離子電池，磁性材料和傳感領域

4、打下基礎。⑵對于將金屬氧化物與氮摻雜碳材料相結合，目前常用的制備方法是在惰性氣氛中，熱解碳材料和已吸附在碳材料上的金屬和氮源。這種方法克服了直接熱解而導致的比表面積小和難以控制的缺點。但另一方面，既然是負載，就不可避免地出現金屬和氮源只存在于載體表面使得它們相互之間結合不牢固以及在載體表面分布不均的現象，這些表現在催化性能上就會使其活性及穩定性下降。進一步簡化，打破傳統負載實現氧化物與氮摻雜碳材料的結合，使該雜化材料各部分之間能實現更有