氮掺杂改性石墨制备氧还原电催化剂

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1、四川理工学院毕业设计（论文）氮掺杂改性石墨制备氧还原电催化剂学生：孙莉学号：11131010141专业：化学班级：2011级1班指导老师：司玉军四川理工学院化学与制药工程学院二O一五年六月四川理工学院毕业设计（论文）中文摘要氮掺杂改性石墨制备氧还原电催化剂摘要在氨气氛围中热处理石墨和氯化锰复合物制备非贵金属氧还原反应催化剂，考察了热处理时间、温度、锰含量对催化剂性能的影响。催化剂性能用电化学线性电位扫描表征。结果表明，在500℃下热处理石墨和氯化锰质量比为1：0.5的前驱体3小时，所得产品具有最佳的催化性能。在热处理过程中，Mn(II

2、)离子主要被还原为单质锰并促进石墨与氨气反应得到具有良好活性的催化剂。论文同时用超声辅助Hummers法对石墨进行氧化预处理后再制备催化剂。所得催化剂起始还原电位由0.2V正移到0.35V，而氧还原反应峰值电流由0.03mA增加到0.1m2A。说明Hummers法预处理可以有效改进石墨与氨气的反应活性，得到更好的氧还原反应催化剂。关键词：氧还原反应，电催化剂，石墨，Hummers法I四川理工学院毕业设计（论文）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四川理工学院毕业设计（论文）目录目录中文摘要I英文摘要II1绪论11.1引言11.1.1燃料电池的简介11.2金属氧还原剂的发展31.2.1贵金属电还原催化剂31.2.2非贵金属电还原催化剂41.3石墨烯简介51.4研究目的及内容51.4.1研究目的51.4.2研究内容62实验部分72.1药品试剂和实验器材72.1.1药品与试剂72.1.2实验器材72.2电催化剂的制备82

7、.3石墨预处理82.3.1低中温超声辅助Hummers法合成氧化石墨82.3.2简化氧化石墨92.4X射线衍射表征催化剂物相92.5傅立叶红外光谱(FTIR)92.6电催化活性评估93结果与讨论113.1制备条件对催化剂的影响113.1.1金属离子含量的影响113.1.2恒温温度的影响123.1.3恒温时间的影响123.2预处理石墨对催化剂的影响133.2.1XRD图谱比较136四川理工学院毕业设计（论文）目录3.2.2IR图谱比较143.2.3电催化活性比较153.3催化剂中金属元素作用分析163.3.1制备中金属元素对催化性能的影

8、响163.1.2溶解与不溶解锰对催化性能影响173.4讨论总结194结论与展望204.1结论204.2展望20参考文献21致谢236四川理工学院毕业设计（论文）绪论1绪论1.1引言能源是国民经济的发展动力，同时也是衡量综