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《電氧化肼負(fù)載型鎳硼及鎳磷催化劑的研制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文電氧化肼負(fù)載型鎳硼及鎳磷催化劑的研制作者姓名文曉平學(xué)科專業(yè)材料加工工程指導(dǎo)教師王平教授所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018年4月Researchanddevelopmentofsupportednickel-boronandnickel-phosphoruscatalystsforhydrazineelectrooxidationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiaopingWenSupervisor：Prof.PingWa
2、ngSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置。直接肼燃料電池(Directhydrazinefuelcells,DHFCs)因具有理論輸出電壓高(1.56V)、能量密度高(5.40kWh·kg?1)、反應(yīng)產(chǎn)物不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)有望在移動(dòng)/便攜式電源應(yīng)用。研發(fā)低成本、高活性、良好穩(wěn)定性的陽極催化劑是推進(jìn)DHFC商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。本文以DHFC陽極催化劑為研究內(nèi)容，采用不同的化學(xué)合成方法制備出低成本高效負(fù)載型N
3、i?B和Ni?P催化劑。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和X射線光電子譜(XPS)等表征技術(shù)，對(duì)催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，同時(shí)通過循環(huán)伏安、線性掃描、計(jì)時(shí)電流等電化學(xué)方法測(cè)量催化劑催化活性及穩(wěn)定性，以建立催化劑結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。論文所取得的研究成果為DHFC的商業(yè)化應(yīng)用奠定了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)，本論文主要研究內(nèi)容如下：1.采用化學(xué)鍍?cè)谂菽嚤砻嫔捎善骄叽鐬?80nm密集堆垛小球，以制備負(fù)載型Ni?B催化劑。通過XRD和選區(qū)電子衍射分析得出該催化劑是由非晶和納米晶組成。oNi?B催化劑
4、用于N2H4電催化氧化展現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。在30C電催化0.10MN2H4，其起始電位為?0.09V，在電位為0.30V（相對(duì)于可逆氫電極）時(shí)，電流密度達(dá)到340mA·cm?2。相比于已報(bào)道的多數(shù)DHFC陽極催化劑，該催化活性處于領(lǐng)先水平。此外研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、水合肼和氫氧化鈉的濃度有利于對(duì)肼的電催化氧化。依據(jù)與Ni/泡沫鎳活性對(duì)比和XPS分析催化劑表面元素價(jià)態(tài)結(jié)果，得出電催化性能提高可能是因?yàn)閾诫sB元素調(diào)節(jié)了Ni電子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了其本征活性。2.以泡沫鎳為載體，先水熱制備具有納米片層結(jié)構(gòu)Ni(OH)2
5、前驅(qū)體，再磷化制備出一種負(fù)載型Ni?P催化劑。通過XRD和選區(qū)電子衍射分析得出Ni?P催化劑是由Ni12P5和Ni2P二相組成。在堿性條件下，研究其電催化氧化N2H4反應(yīng)的性能，該催化劑對(duì)N2H4電化學(xué)氧化表現(xiàn)出優(yōu)異的活性和耐久性。在同樣電位下，Ni?P催化劑活性超過Ni?B催化劑，但其起始電位更正。結(jié)合理論和實(shí)驗(yàn)，對(duì)其催化機(jī)理進(jìn)行了初步探討。電催化性能提高同樣可能是因?yàn)閾诫sP元素調(diào)節(jié)了Ni電子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了其本征活性。關(guān)鍵詞：Ni?B催化劑；Ni?P催化劑；肼氧化；燃料電池；電催化IAbstractAfuelcel
6、lisachemicaldevicethatdirectlyconvertsthechemicalenergyofafuelintoelectricalenergy.Directhydrazinefuelcells(DHFCs)areexpectedtobeusedinmobile/portablepowerapplicationsduetotheirhightheoreticaloutputvoltage(1.56V),highenergydensity(5.40kWh·kg?1),andnon-pollutinge
7、nvironmentalproducts.Thedevelopmentoflowcost,highactivityandgoodstabilityanodecatalystsisthekeytoadvancingthecommercializationofDHFC.Inthispaper,DHFCanodecatalystswereusedastheresearchcontent.Differentchemicalsynthesismethodswereusedtopreparelowcostandhigheffici
8、encyNi?BandNi?Psupportedcatalysts.X-raydiffraction(XRD),scanningelectronmicroscopy(SEM),transmissionelectronmicroscopy(TEM),andX-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)were
