氧还原催化剂制备及其性能研究

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1、分类号学号M201173026学校代码10487密级硕士学位论文氧还原催化剂制备及其性能研究学位申请人：湛芳学科专业：光学工程指导教师：申燕教授答辩日期：2014.1.8万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringPreparationandCatalyticPerformanceofElectro-catalystsforOxygenReductionCandidate:ZhanFangMajor:OpticalEngineeri

2、ngSupervisor:Prof.ShenYanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个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，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文

3、的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要燃料电池作为一种高效率、低污染和低成本的新型能源技术，为解决当前能源紧缺和环境污染等问题带来了新的福音，近年来引起了世界各国科学家的重视。阴极氧还原反应是燃料电池的重要反应，目前使用最多的

4、阴极催化剂是炭黑负载的铂基纳米粒子，但它面临着高成本和低稳定性等问题。在不降低催化剂活性的前提下，减少阴极催化剂中贵金属用量是当前燃料电池的重要课题。本论文以制备低成本、高效率的氧催化剂为目的，提出采用电化学沉积法制备石墨烯与铂纳米粒子复合催化剂以及层层组装法制备金属卟啉与金纳米粒子的复合催化剂，并研究了这两种电催化剂对氧还原的催化性能。所研究内容如下：(1)采用循环伏安共沉积法制备了石墨烯与铂纳米粒子复合催化剂，应用扫描电子显微镜、元素分析法、拉曼光谱等技术对复合催化剂的形貌，元素和结构进行了分析。采用循环伏安法、旋转圆盘圆环电极对复合催化剂催化氧还原反应性能进行检测。结果表

5、明通过共沉积法能够很好地将铂纳米粒子和还原的氧化石墨烯修饰到电极上。该复合催化剂对氧还原反应表现出良好的电催化活性。(2)采用层层组装方法制备了钴卟啉与金纳米粒子的三维纳米结构复合薄膜（[AuNP/CoTMPyP]n），通过组装层数的不同控制薄膜厚度，并应用紫外可见光谱测试仪、表面增强共振、原子力显微镜和阻抗测试仪等技术检测薄膜生长。采用循环伏安法对复合催化剂的氧还原反应的电催化性能进行了研究。结果表明层层组装法能够成功地将聚丙烯酸稳定的金溶胶纳米粒子与钴卟啉的复合膜组装在各种基底上。所制备的多层膜对氧还原反应有一定的催化活性。关键词：燃料电池氧还原反应电化学沉积层层组装石墨烯

6、金属卟啉I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractFuelcellisaclean,low-cost,high-efficientenergyconversiondevicethatconvertsthechemicalenergyintoelectricitythroughachemicalreactionwithoxygen.Oxygenreductionreaction(ORR)isimportantandwidelystudiedinfuelcells,Recently,thecatalystofcarbonblacksupportingplatinum-bas

7、ednanoparticlesarewidelyusedforORR.However,itiseasilypoisonedbyintermediateproductCOandthehighcostlimitsitsapplicationincommercialfield.Thus,investigationfocusesonreducingPt-basedelectrodeinfuelcellsordevelopingnewORRcatalystsisanimportanttopic.Acc