H2O2电还原催化剂的制备及其电化学性能

论文摘要

本文采用在泡沫镍基体上电沉积银、金、金银合金以及MnO2的方法,制备了银/镍催化剂、金/镍催化剂、金银合金/镍复合催化剂以及MnO2/镍催化剂。并用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段对催化剂进行表征。SEM结果显示,所制备的沉积层形貌均匀,且为所需的物质。XRD图谱表明所制备物质主要为MnO2和Mn（OH）2的混合物质。扫描电镜表明所制备的锰氧化物电极由一些不规则的线形结构组成。并通过电化学测试对以上催化剂催化过氧化氢性能进行了研究。实验结果表明,这三种贵金属催化剂在过氧化氢的浓度为0.3 mol·L-1时具有最好的催化活性；经过在碱液中扫描的银/镍催化剂比没有经过扫描的具有更高的催化活性：在低浓度下（<0.3mol·L-1）银/镍催化剂的催化活性较好,在过氧化氢的浓度为0.2 mol·L-1时,极限电流密度可达170 mA·cm2,在高浓度下（0.3～0.4 mol·L-1）金银合金/镍复合催化剂的催化活性更高,在过氧化氢的浓度为0.4 mol·L-1时极限电流密度可达325 mA·cm-2。在工作温度为室温时,该方法制备的电催化剂有很好的综合电化学性能。以循环伏安法测试了MnO2电极在氢氧化钾（KOH）溶液中对H2O2电还原的催化性能,结果表明在0.8-1.1 V（vs Ag/AgCl）电压下沉积15 min所制备的电极在3 mol·L-1 KOH溶液中具有较高的催化活性。当H2O2浓度为0.4mol·L-1、电极电势为□0.4 V时,二氧化锰电极表面的电流密度达到了67 mA·cm-2。电沉积法所制备的电极与其它先制备后涂覆的方法相比,活性更高、重复性好,制备的电极比表面积大,且此法更加简便。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 燃料电池概述
• 1.2 金属半燃料电池
• 2O₂半燃料电池'>1.3 Al-H₂O₂半燃料电池
• 2O₂电还原催化剂的研究现状'>1.4 H₂O₂电还原催化剂的研究现状
• 1.5 贵金属催化剂
• 2催化剂'>1.6 MnO₂催化剂
• 1.6.1 锰氧化物概述
• 2的结构和分类'>1.6.2 MnO₂的结构和分类
• 2的制备方法'>1.6.3 MnO₂的制备方法
• 1.8 选题意义和主要研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 催化剂的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 扫描电镜分析（SEM）
• 2.3.2 X射线衍射分析（XRD）
• 2.4 电化学测试
• 2.4.1 AgAu/Ni催化剂的电化学性能测试
• 2催化剂的电化学性能测试'>2.4.2 MnO₂催化剂的电化学性能测试
• 2O₂电还原的性能'>第3章 AgAu/Ni电极的制备及催化H₂O₂电还原的性能
• 3.1 Ag/Ni催化剂的研究
• 3.1.1 银的电沉积
• 3.1.2 Ag/Ni催化剂的电化学表征
• 3.1.3 Ag/Ni的表面形貌分析
• 3.1.4 Ag/Ni的电催化活性的测试
• 3.2 Au/Ni催化剂的研究
• 3.2.1 金的电沉积
• 3.2.2 金沉积层的电化学表征
• 3.2.3 Au/Ni的表面形貌分析
• 3.2.4 Au/Ni催化剂的电化学催化活性的研究
• 3.3 Ag-Au/Ni催化剂的研究
• 3.3.1 金银合金的电沉积
• 3.3.2 金银合金的电化学表征
• 3.3.3 金银合金电催化活性的测试
• 2O₂电还原活性的比较'>3.4 Ag/Ni、Au/Ni和Ag-Au/Ni催化H₂O₂电还原活性的比较
• 3.5 本章小结
• 2电极催化H₂O₂电还原的性能'>第4章 MnO₂电极催化H₂O₂电还原的性能
• 4.1 锰氧化物的SEM形貌分析
• 4.2 锰氧化物的X-射线衍射（XRD）分析
• 4.3 锰氧化物电极性能测试
• 4.3.1 不同沉积电位对催化过氧化氢性能的影响
• 2O₂性能的影响'>4.3.2 沉积时间对催化H₂O₂性能的影响
• 2O₂电还原的影响'>4.3.3 KOH浓度对H₂O₂电还原的影响
• 2O₂浓度对电还原的影响'>4.3.4 H₂O₂浓度对电还原的影响
• 4.3.5 电极的稳定性测试
• 4.3.6 电化学阻抗测试
• 2O₂半燃料电池组装'>4.4 Al-H₂O₂半燃料电池组装
• 2O₂半燃料电池性能测试'>4.5 Al-H₂O₂半燃料电池性能测试
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 个人简历