摘要采用水热法制备一系列过渡金属的尖晶石硫化物MCo2S4（M=Cu，Ni，Mn，Zn）与纳米碳材料的复合催化剂。通过循环伏安法（CV）和线性扫描伏安法（LSV）等电化学测试技术，探讨不同的过渡金属和碳材料对氧还原催化性能的影响，遴选出其中催化性能最好的尖晶石硫化物/C复合催化剂，并与尖晶石硫化物、尖晶石氧化化物/C复合催化剂的催化性能比较。通过X射线衍射、透射电镜和X光电子能谱等表征技术考察了催化剂的组成信息及形貌特征。实验结果表明，CuCo2S4/AC是其中ORR催化性能最好的复合催化剂，催化性能和稳定性方面均优于Pt/C（20%），有替代燃料电池中Pt/C的ORR催化剂的潜力。78114

毕业论文关键词  尖晶石硫化物  碳材料  催化剂     氧还原

毕业设计说明书外文摘要

Title  Investigation of preparation and performance of  spinel sulfide/carbon composite catalysts                           

Abstract A series of spinel sulfide of transition metals nanoparticles in situ grown on N and S co-doped carbon materials (activated carbon and carbon nanotube) were prepared via an one-step hydrothermal method。 Their ORR electrocatalytic performance was tested by cyclic voltammetry (CV) and linear sweep voltammetry (LSV) technology so that we can know which material is the best candidate of ORR catalyst ,which might be used in fuel cells to replace Pt。 Furthermore, a comparison of ORR performance among “the best candidate”, spinel oxide in situ grown the same carbon materials and spinel sulfide is made。 XRD、SEM、TEM and XPS were employed to further examine the compositional and microstructural information of the these composite catalysts。 It turned out that CuCo2S4/AC is the most active ORR catalyst among them, even better than commercial  Pt/C (20%)。 The result suggests that CuCo2S4/AC hybrid can be used as a promising ORR catalyst for fuel cells applications。

Keywords  spinel sulfide  carbon materials  catalyst  oxygen reduction reaction

目   次

1  引言 1

1。1  课题研究背景 1

1。2  国内外研究现状 4

1。3  本课题研究内容与方法 6

2  实验材料与方法 7

2。1  研究路线 7

2。2  尖晶石硫化物/C复合催化剂的制备 8

2。2。1  实验药品 8

2。2。2  实验仪器 8

2。2。3  主要合成步骤 9

2。3  电化学与材料学分析方法 10

2。3。1  循环伏安法 10

2。3。2  旋转圆盘电极测试 10

2。3。3  扫描电镜 11

2。3。4  透射电镜 11

2。3。5  X光电子能谱 11

2。3。6  X射线衍射 12

3  实验结果与讨论 13

3。1  催化剂晶型分析 13

3。2  SEM分析 13

3。3  TEM分析 14

3。4  催化剂价态分析