陰離子膜燃料電池碳基氧還原催化劑的制備和性能研究.pdf

1、陰離子膜燃料電池(Anion Exchange Membrane Fuel Cell，AEMFC)既能顯著提高陰極氧還原反應(yīng)(oxygen reduction reaction，ORR)動(dòng)力學(xué)，又能采用非貴金屬催化劑大幅降低成本并減少極板腐蝕，使它成為新能源領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。氧還原催化劑是AEMFC的核心部件，開(kāi)發(fā)新型的無(wú)金屬氧還原催化劑，對(duì)推動(dòng)AEMFC的發(fā)展具有重要的理論和實(shí)際意義。本文以三聚氰胺為碳源和氮源，通過(guò)高溫?zé)峤庵苽淞瞬煌?/p>

2、形貌含氮的石墨相碳材料，并評(píng)價(jià)了其在堿性溶液中的氧還原催化活性。
　　三聚氰胺直接熱解可制備塊狀g-C3N4，其在堿性電解質(zhì)中表現(xiàn)出ORR催化活性。塊狀g-C3N4的ORR催化活性與熱解溫度、升溫速率、保溫時(shí)間有關(guān)，熱解溫度影響最大，加熱速率影響最小，最優(yōu)的工藝組合為:以10℃·min-1升溫到650℃，保溫時(shí)間180 min。氧在最優(yōu)工藝組合制備的塊狀g-C3N4上的轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2.268，-0.8 V時(shí)的極化電流密度為0.25

3、191 mA·cm-2。
　　三聚氰胺經(jīng)400℃熱解、濃硝酸處理后再高溫?zé)峤猓傻玫交頶-C3N4。制備花狀g-C3N4的最優(yōu)熱解工藝為以15℃·min-1加熱至600℃，保溫時(shí)間180 min。此時(shí)，氧在花狀g-C3N4上的轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2.757，-0.8 V時(shí)的極化電流密度為0.33329mA·cm-2，與塊狀g-C3N4相比，花狀g-C3N4的ORR催化活性提高32.31％。
　　花狀g-C3N4摻雜氧化石墨烯后OR