【摘 要】
：
燃料电池被认为是21世纪以来最有前景的新能源技术之一。然而,燃料电池阴极的氧还原反应过程非常迟缓,高度依赖Pt贵金属催化剂,而由于Pt贵金属储量不明且年产量较低,这严重阻碍了燃料电池的大规模商业化应用。如今Pt-M合金体系成为燃料电池催化剂研究的热点,Pt-M合金体系不仅能有效降低电极Pt载量使燃料电池的成本显著下降,同时合金的形成调整了Pt的d带中心,优化氧还原过程中催化剂与氧的结合能,从而带来
论文部分内容阅读
燃料电池被认为是21世纪以来最有前景的新能源技术之一。然而,燃料电池阴极的氧还原反应过程非常迟缓,高度依赖Pt贵金属催化剂,而由于Pt贵金属储量不明且年产量较低,这严重阻碍了燃料电池的大规模商业化应用。如今Pt-M合金体系成为燃料电池催化剂研究的热点,Pt-M合金体系不仅能有效降低电极Pt载量使燃料电池的成本显著下降,同时合金的形成调整了Pt的d带中心,优化氧还原过程中催化剂与氧的结合能,从而带来更高的氧还原活性。然而Pt-M合金催化剂材料的物理和化学稳定性较差,经常被氧化、溶解或从载体上分离出来,团聚成更大的颗粒,在循环过程中失去电化学催化活性。因此合金催化剂研究的关键是:如何在保证催化剂活性的情况下,进一步提高催化剂的稳定性。本文采用高温热处理过程中碳热还原金属前驱体的方法原位生成有序PtFe合金催化剂,同时提高了催化剂活性和稳定性,主要开展了以下工作:（1）本文提出了一种简易重复性高的有序PtFe纳米粒子的合成方法:首先在一定条件下使含N前驱体原卟啉与金属盐发生配位,然后通过旋转蒸发的途径使配位后的卟啉及金属前驱体均匀涂覆在载体上,金属粒子在高温热处理过程中发生碳热还原反应,Pt与Fe原位组装成有序合金结构。为了了解制备过程中各个工艺环节对催化剂氧还原活性的影响,本文对包括热处理条件、金属前驱体的的添加量、载体粒径大小、载体选择等方面进行了实验深入探究,优化各个参数后得到了氧还原活性较高,稳定性出色的PtFe TMPP-EC600催化剂。（2）电化学结果表明,所制备的PtFe TMPP-EC600在酸性介质下表现出优异的氧还原活性,半波电位达到了0.910 V（vs.RHE）,质量比活性达到了0.645A/mg（Pt）,约为JM 20%Pt/C的3.4倍,超过DOE 2020的目标。与此同时材料的稳定性也大大增强,30000圈的稳定性测试前后的样品基本没有活性损失,稳定测试前后形貌几乎保持不变。旋转环盘电极测试表明,材料在氧还原过程中过氧化氢产率非常低,主要发生四电子反应。有序合金的形成调整了Pt的电子结构和几何结构,而材料的高比表面积也有利于活性位点的暴露并优化了传质,这些都有利于材料氧还原活性的提高。而配位后前驱体中的N原子在金属原子周围形成限域保护作用,在高温热处理过程中对金属原子产生阻隔有效防止了金属颗粒的团聚长大,此外最终形成的催化剂有着表面富Pt的类核壳结构,防止了过渡金属在酸性条件下的腐蚀,这些都对材料稳定性的提高有着积极影响。
其他文献
电化学传感及酶生物燃料电池作为电化学技术在分析和能源领域的重要应用方向,近年来被众多研究者持续关注。为获得性能更加优异的电化学传感及酶生物燃料电池体系,各种具有优良电化学性能的导电材料被不断开发。其中,氮掺杂碳材料作为导电材料的一类发展方向,因其良好的电子传递性能、高电化学催化表面积等优点而受到广泛的重视。然而,许多现有的氮掺杂碳材料合成过程中涉及到复杂的合成步骤以及污染环境的化学试剂使用,在成本
传统的泡沫混凝土材料具有轻质、保温、隔热等优点,但由于存在强度低、早期强度发展慢等问题,一定程度上限制了其使用。与普通硅酸盐水泥相比,使用高强碱激发矿渣胶凝材料制备的碱激发矿渣泡沫混凝土具有更大的工程价值和更广泛的应用范围,其优点在于:（1）早期强度增长快、抗压强度高;（2）其制备仅使用少量甚至不用水泥熟料,节能环保;（3）使用水玻璃作为激发剂时,新拌浆体具有较大的粘度,形成大量密闭均匀的气孔,使
水泥作为广泛应用的建筑材料,其筑成的钢筋混凝土结构成为最普遍的建筑形式。钢筋混凝土结构除了考虑结构的安全性、适用性以外,其耐久性也日益成为人们关注的重点。在众多滨海环境中,海水中氯离子引起混凝土结构中钢筋锈蚀成为了最突出的耐久性问题,甚至直接影响结构的安全性和造成严重的经济损失。所以,有效、精确表征水泥基材料中氯离子的分布特征（深度和浓度）对于建立有效的氯离子传输模型、预测水泥基材料的使用寿命具有
在经济产业结构转型升级的大环境下,国家城镇化建设也在不断推进,现今国内城镇建设复制化现象严重,城镇的辨识度较低,难形成有自身特色的城市名片,“特色小镇”便是在这一时期提出的一种新型模式的探索。浙江省是国内最先提出并开始建设发展的省份,国家也于2016年出台了相应政策支持特色小镇的发展,一时间全国掀起了一股建设特色小镇的浪潮,部分特色小镇在建设之初发展较好如余杭梦想小镇、西湖云栖小镇等,还有部分小镇
磁流变塑性体（Magnetorheologicalplastomer,MRP）是一类将磁性颗粒分散到低交联度聚氨酯（polyurethane,PU）中形成的具有磁敏特性的新型磁流变材料。它像橡皮泥材料一样具有良好的可塑性,能够塑造成各种形状。无磁场时,磁性颗粒均匀地分散在PU基体中,不会发生团聚和沉降;当施加一个外部磁场时,PU基体中的磁性颗粒可以克服基体的约束自组装成与磁场方向平行的结构,因此M
在我国市场经济持续发展以及人民生活水平快速提高的影响下,黄金资源的需求量和消费量也呈现出一种不断增加的趋势,这就对金矿资源开采提出了更高的要求。当下各类科学技术的发展,使得金矿找矿勘查技术得到了进一步的创新,但其中仍旧存在着一些问题,对金矿资源的开采产生了制约。本文从我国金矿行业的发展概况分析入手,就我国常用的金矿找矿勘查技术以及其中暴露的问题做出了深刻的解析,从勘查技术的创新发展、勘查组织工作的
近年来,计算机图形学得到了迅速的发展,在科学研究、工业设计以及日常生活娱乐中的应用层出不穷,扮演了越来越重要的角色。在计算机图形学中,计算曲面的参数化映射是一个基本的问题,在曲面的表示和处理上有着非常重要的地位。一般来说,参数化映射需要满足无翻转和低扭曲的条件。为了满足各种不同应用的需求,一些特殊的参数化映射得以产生。本文将研究一类特殊的参数化映射——轴对齐参数化映射,其参数化区域具有边界对齐坐标
非均匀有理B样条（NURBS）和细分是两种主要的自由曲面表示方法。NURBS是工业的标准,细分是动画的标准表示。为了将NURBS推广到任意拓扑,引入了非均匀细分。本文主要研究了非均匀细分,包括以下三个方面的内容。第一部分,我们通过特征多边形构造了一个新的非均匀Doo-Sabin细分格式,证明了在一个较小的假设下（当λ是细分矩阵的第二和第三特征值）,对于任意价奇异面和任意给定的正的节点距,极限曲面总
本文研究了超奇异同源图以及同余方程λ1x1k1+…+λtxtkt≡c mod n解的计数两个问题.第一章,我们首先简单回顾了超奇异同源图的研究背景以及已知的研究成果,并且介绍了我们在同源图中Fp点处得到的结果.其次我们回顾了同余方程解的计数问题,并且介绍我们的主要定理.第二章,我们回顾了代数数论,椭圆曲线和复乘,以及Deuring对应的基本理论.第三章,我们介绍了超奇异椭圆曲线同源图的定义gl（F
随着网络技术的不断发展与进步,光通信系统需要更高的通信带宽与速率,这些新的挑战给光通信领域带来新的发展机会。可调谐激光器在光通信、传感等领域有着重要的作用。而光通信系统面临光信号处理与分析的新挑战,对激光器的线宽也提出了新的要求。可调谐窄线宽激光器也是高速相干光通信系统中的核心光电子器件。本论文基于重构等效啁啾技术设计并制作了双段式HR-AR镀膜激光器及其阵列,并研究了一种压窄可调谐激光器线宽的新