导　　师： 廖世军

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 质子交换膜燃料电池作为一种清洁能源技术,具有能量转化效率高、低温启动速度快、不依赖矿物燃料和环境友好等特点,被认为是取代传统内燃机作为汽车动力来源的最佳装置。但是,质子交换膜燃料电池中阴极氧还原反应较大的过电势导致其动力学过程缓慢、电池效率低下。研究结果表明,高性能阴极氧还原催化剂可以有效促进氧还原反应的进行继而提升燃料电池的整体性能。然而,目前氧还原性能最好的是铂基催化剂,其全球范围内较低的储量及高昂的价格严重阻碍了燃料电池的商业化和大规模推广。为了解决这一问题,全球各国研究者在新型低铂和非铂催化剂方面开展了大量的研究工作,并取得了许多有价值的成果。在它们之中,过渡金属氮化物作为氧还原催化剂和铂基催化剂的载体,表现出了良好的导电性和出色的耐腐蚀性能,有效解决了燃料电池运行过程中性能衰减过快的问题,受到研究者的热捧。然而,在目前氮化物的合成过程中扔缺乏有效的形貌控制,导致它们的比表面积较小、电子传输效率低,其氧还原性能还没有得到充分有效的挖掘。因此,开发新型高活性和高稳定性且价格低廉的氮化物基催化剂,对于燃料电池技术的持续发展有着重要的意义。对催化剂进行形貌和结构设计往往是提升它们催化性能的一个重要手段。本文基于纳米材料科学、电催化科学和化学动力学等理论,以提升氮化物基低铂和非铂催化剂的氧还原性能为目的,综合利用多种制备技术对催化剂的结构进行精确设计和调控,结合各类表征手段深入分析催化剂性能变化的机理,为后续相关工作的开展提供借鉴和指导。本论文的主要内容如下:（1）采用先络合后氮化的方法成功制备出了NbN多孔纳米栅,该催化剂表现出了较好的氧还原性能和稳定性。在实验过程中发现,通过�

关 键 词： 过渡金属氮化物 质子交换膜燃料电池 掺杂效应 核壳结构 氧还原反应

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