导　　师： 黎立桂

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着全球经济的快速发展以及人口的爆炸性增长,人类对常规化石能源即石油、天然气以及煤等的需求量日益增加。但化石能源在地球上的储量有限,且其过度使用会引起严重的环境问题,比如雾霾,气候变化等。发展清洁、高效的能量转化与存储技术是解决上述问题的有效途径。质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种可将燃料中的化学能直接高效地转换为电能的装置,且具有环境友好、可持续发展等特点,受到了世界各国研究人员的广泛关注。PEMFC中阴极的氧还原反应（ORR）是一个动力学缓慢的过程,其对相应燃料电池的性能和寿命具有决定性的作用。金属铂（Pt）的纳米材料具有优异的ORR电催化性能。但是Pt是一种稀有的贵金属,价格昂贵,,且在催化过程中易发生团聚和毒化现象,限制了其大规模商用。因此,迫切需要开发一种廉价、高效的ORR电催化材料来取代传统的商业Pt催化剂。本论文瞄准当前燃料电池研究领域的需求,通过简单、有效的策略制备出了一系列有潜力取代商业Pt/C的低廉、高效ORR催化剂,并运用丰富的表征手段分析了不同样品的结构、形貌、组分构成、界面电子相互作用等与其催化活性之间的关系,为开发活性更高的该类ORR催化剂提供了有意的参考和指导。本论文的主要内容如下;首先我们利用含钴（Co）及铁（Fe）的普鲁士蓝类似物（PBA）和三聚氰胺（M）及三聚硫氰酸（TCA）为前驱体,通过在氩气（Ar）气氛下煅烧制备出了一种内嵌有铁钴合金纳米颗粒的端口未闭合的氮（N）和硫（S）共掺杂的碳纳米管材料（FeCo@N,S-CNT-T）。ORR性能测试表明:煅烧温度为800℃条件下制备出来的样品即FeCo@N,S-CNT-800的催化活性最高,并且性能优于内嵌单金属纳米颗粒的样品,如Fe@N,S-CNT-800,Co@N,S-CNT-800和FeCo@N-CNT-800。该催化剂优异的ORR催化性能主要归功于:�

关 键 词： 燃料电池 非贵金属催化剂 氧还原反应 铁钴合金 杂原子掺杂碳材料

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