fe-nc纳米材料电催化性能及其在mfc中的应用研究

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1、丈－大＇Ｉｉｌ裡ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士芽位记文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ／？＼ｗＦｅ－ＮＣＭＦＣ中的／纳米材料电催化性能及其在应用研究环境工程学科专业陈梦瑶作者姓名指导教师张国权副教授——答辩２０１５年６月日期硕士学位论文Ｆｅ－ＮＦＣ／Ｃ纳米材料电催化性能及其在Ｍ中的应用研究Ｅｅｃｔｒｏｃａａ－ｌｔｌｙｔｉｃＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＦｅＮ／ＣＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒ

2、ｉａｌｓａｎｄＩｔｓＡｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＭＦＣｐｐ作者姓名：陈梦瑶、：环境工程学科专业学号：２１２１８０３８指导教师：张国权２０－－１５０５０１完成日期：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明：作者郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使

3、用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。－学位论文题目：ｆｅＮｃｍ材料＿中陶華．／作者签名：，ｆｉ日：２０ＩＳ年月丨《曰降期６大连理工大学硕士学位论文摘要一掺杂态碳纳米材料是种新型并具有广阔应用前景的非贵金属催化材料。近年来，一铁氮共掺杂纳米碳材料作为微生物燃料电池非贵金属氧还原催化剂成为研究热点之。－ＰＢ本论文通过化学沉淀法制备聚苯胺／普鲁士蓝纳米复合材料ＰＡＮＩ，并对其进行一ｅ－Ｎ高温碳

4、化得到种新型铁氮共掺杂碳材料Ｆ／Ｃ。首先考察碳化温度和铁氰化钾溶液浓Ｆ－Ｎ度对ｅ／Ｃ纳米复合材料催化氧还原反应性能的影响。然后，利用扫描电镜（ＳＥＭ）、透射电镜（ＴＥＭ）、氮气吸脱附等温曲线、傅里叶红外光谱（ＦＴＩＲ）、拉曼光谱（Ｒａｍａｎ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、Ｘ射线光电子能谱技术（ＸＰＳ）等技术对其形貌、组成和结构进ｅ－ＮＫ行表征。实验结果表明，制备Ｆ／Ｃ过程中最佳的３Ｆｅ（ＣＮ）６］溶液浓度为０．０２ｍｏｌ／Ｌ，［°？最佳的碳化温度为８００９００Ｃ。利用循环伏安（ＣＶｅ－／）和旋转圆盘电极（

5、ＲＤＥ）技术考察ＦＮＣ修饰ＧＣ电极分别在氢氧化钾溶液、磷酸盐缓冲溶液和高氯酸溶液中对氧还原反应的电催化性能。研究发－ｅＮ（Ｃ－ＰＡＮＩ）和碳化现Ｆ／Ｃ修饰电极对氧还原反应的电催化活性优于碳化聚苯胺普鲁士蓝－－－ｅ－（ＣＰＢ）修饰电极，说明氮掺杂形成的ＣＮ和ＦｅＮ结构在ＦＮ／Ｃ催化过程中表现出协同作用ｅ－Ｎ／Ｃ。在氢氧化钾碱性溶液和憐酸盐缓冲溶液中Ｆ修饰电极上氧还原反应ｅ－Ｎ／Ｃ修饰电极上氧还原反应主要发生两电子反应为四电子反应，在高氯酸溶液中Ｆ。－最后，ｅＮ／Ｃ／碳租材料，通过浸渍法制备Ｆ，并将其应用于

6、双室ＭＦＣ阴极以空气作为电子受体考察ＭＦＣ的运行情况和性能，并与以碳链为阴极材料，以铁氰化钾溶液为ｅ－Ｎ／Ｃ阴极电子受体的ＭＦＣ进行了电池性能的对比研究。结果表明，以Ｆ／碳桂为阴极，一溶解氧为电子受体的ＭＦＣ输出功率较以铁氰化钾为阴极电子受体时还有定差距，但Ｆ－ｅＮ／Ｃ明显降低了碳租阴极的活化损失了阴极氧还原反应的效率，降低了电池内，提高ｅ－Ｎ／阻。Ｆ／Ｃ碳租阴极相对单纯碳越阴极而言，ＭＦＣ运行周期较短，同时ＣＯＤ的降解速３３９７／率明显加快．５Ｗ／ｍ，远．Ｗｍ电池内；ＭＦＣ功率密度可达１高于单

7、纯碳租对应的０；阻约２００ｎ，明显低于单纯碳链对应的２６０＾１。关键词：铁氮共掺杂碳材料；聚苯胺；普鲁士蓝；氧还原；微生物燃料电池－－１Ｆｅ－Ｎ／Ｃ纳米材料电催化性能及其在ＭＦＣ中的应用研究Ｅ－ｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＦｅＮ／ＣＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＩｔｓＡｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＭＦＣｐｐＡｂｓｔｒａｃｔｅｄｃａｒｂｏｎ－ＤｏｐｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｂｅｅｎｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄａｓａｒｏｍｉｓｉｎｎｏｎＰ

8、ｔｃａｔｈｏｄｅｃａｔａｌｓｔｆｏｒｐｇｙｏｘｅｎｒｅｄｕｃｔ－ｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎＯＲＲ．ＡｍｏｎｈｅｍＦｅＮｃｏｄｏｅｄｎａｎｏｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌａｓｔｈｅｙｇ（）ｇ，ｐｍｏｂａｃｅ－ｎｏｂｕｅｌｅｅａｏｄｅｃａａｓ