杂原子掺杂碳材料作为氧还原电催化剂的应用研究

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1、分类号：O64UDC：540学号：11111832222密级：公开温州大学硕士学位论文杂原子掺杂碳材料作为氧还原电催化剂的应用研究作者姓名：靳志萍学科、专业：物理化学研究方向：纳米材料化学与应用指导教师：黄少铭教授杨植博士完成日期：2014年3月10日温州大学学位委员会分类号：O64UDC：540学号：11111832222密级：公开温州大学硕士学位论文杂原子掺杂碳材料作为氧还原电催化剂的应用研究作者姓名：学科、专业：物理化学研究方向：纳米材料化学与应用指导教师：完成日期：2014年3月10日温州大学学位委员会温州大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论

2、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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得温州大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日温州大学学位论文使用授权声明本人完全了解温州大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，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。本人授权温州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

3、、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属温州大学。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日杂原子掺杂碳材料作为氧还原电催化剂的应用研究摘要化石能源的广泛使用在给人类带来便利的同时也造成了酸雨、雾霾及全球变暖等环境问题。为促进人类与环境的可持续发展，清洁能源的开发与利用备受关注，燃料电池作为新型清洁能源技术，因具有环境友好、转化效率高等优点备受亲睐，然而燃料电池中铂基催化剂的高成本和耐用性已成为限制其商业化进程的主要技术瓶颈，因此，开发新型高效的氧还原催化剂成了当前学术界关注的研究热

4、点。近年来，各种杂原子掺杂碳材料在氧还原电催化中的应用研究与日俱增，为拓展杂原子掺杂碳材料在氧还原电催化中的应用，本文尝试探索更多掺杂碳材料作为电催化剂的应用研究，主要内容如下：(1)以氧化石墨烯、碳纳米管和二苄基二硒为原料，采用高温热退火法制备了硒掺杂石墨烯/碳纳米管复合材料。用SEM、TEM和XPS测试证明了硒成功掺杂到碳材料中；用CV、LSV和计时电流等方法证实了所得的硒掺杂石墨烯/碳纳米管复合材料表现出了高活性的氧还原电催化活性、良好的稳定性和抗毒性。(2)以炭黑和各种小分子杂环化合物为原料，采用简单的超声波分散法，成功制得了小分子杂环化合物与炭黑的复合材

5、料，并用CV、LSV、计时电流、旋转盘环伏安及交流阻抗等测试研究了其在碱性介质中的氧还原电催化活性，初步证实：在加入一定量炭黑的条件下，一些含溴原子的小分子杂环化合物表现出了较好的电催化活性，其中1-溴萘和1-溴芘表现出了相对良好的氧还原电催化活性和稳定性。(3)采用连续喷雾热解法，使镍氧化物成功的包覆到碳纳米管上，制得了碳纳米管/氧化镍同轴复合材料。利用CV、恒流充放电等测试方法研究了其在碱性介质中作为超级电容器电极材料的电化学性能，结果表明：所制备的NiOx-CNTs在超级电容器电化学性能中展现出优良的稳定性，具有潜在的应用前景。关键词：碳材料，杂原子，杂环化

6、合物，氧还原反应，超级电容器IIIAPPLICATIONRESEARCHOFHETEROATOMDOPEDCARBONMATERIALSASTHEOXYGENREDUCTIONELECTROCATALYSTABSTRACTThewidespreadusageoffossilfuelsbringconveniencetomankind,neverthelessitalsocausesvariousofenvironmentalproblemssimultaneously,suchasacidrain,atmospherichazeandglobalwarming.I

7、ntensiveattentionshavebeenpaidtodevelopcleanenergyforthesakeofthesustainabledevelopmentofhuman.Fuelcellisanewcleanenergytechnology,whichpossessingtheadvantagesofenvironmentalbenignity,highconversionefficiency,etc.However,therelativelyhighcostandpoordurabilityofplatinumcatalystshavebec

8、ometh