| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-25页 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 | 第11-12页 |
| 1.2 燃料电池阴极氧还原的反应机理 | 第12-13页 |
| 1.3 非金属杂原子掺杂碳基催化剂 | 第13-16页 |
| 1.3.1 氮掺杂碳催化剂 | 第13-15页 |
| 1.3.2 其他杂原子掺杂及与氮共掺杂碳催化剂 | 第15-16页 |
| 1.4 过渡金属氮掺杂碳基催化剂 | 第16-21页 |
| 1.4.1 铁或钴氮掺杂碳基催化剂 | 第17-19页 |
| 1.4.2 铜氮掺杂碳基催化剂 | 第19-21页 |
| 1.5 碳载过渡金属纳米颗粒催化剂 | 第21页 |
| 1.6 ORR活性位点的探索 | 第21-24页 |
| 1.6.1 氮掺杂碳催化剂的活性位点 | 第21-23页 |
| 1.6.2 过渡金属基催化剂的活性位点 | 第23-24页 |
| 1.7 主要研究内容 | 第24-25页 |
| 第2章 实验材料与方法 | 第25-31页 |
| 2.1 实验药品和仪器 | 第25-26页 |
| 2.1.1 实验药品与材料 | 第25-26页 |
| 2.1.2 实验仪器 | 第26页 |
| 2.2 实验方法 | 第26-27页 |
| 2.2.1 氧化石墨的制备方法 | 第26-27页 |
| 2.2.2 氮掺杂石墨烯的制备方法 | 第27页 |
| 2.2.3 铜氮共掺杂石墨烯的制备方法 | 第27页 |
| 2.3 物理测试与表征 | 第27-29页 |
| 2.3.1 催化剂的微观形貌表征 | 第27-28页 |
| 2.3.2 催化剂的结构表征 | 第28页 |
| 2.3.3 催化剂的比表面积及孔径表征 | 第28页 |
| 2.3.4 催化剂中铜含量的测定 | 第28页 |
| 2.3.5 催化剂的化学组成表征 | 第28-29页 |
| 2.4 电化学性能测试 | 第29-30页 |
| 2.4.1 ORR催化剂电极的制备 | 第29页 |
| 2.4.2 循环伏安测试 | 第29页 |
| 2.4.3 线性扫描测试 | 第29-30页 |
| 2.4.4 计时电流测试 | 第30页 |
| 2.4.5 催化剂的加速衰减测试 | 第30页 |
| 2.4.6 催化剂的电化学活性面积测试 | 第30页 |
| 2.5 理论计算方法 | 第30-31页 |
| 第3章 氮掺杂石墨烯的制备及ORR性能研究 | 第31-54页 |
| 3.1 氧化石墨制备方法的筛选 | 第31-35页 |
| 3.1.1 Hummers法和改进的Hummers法制备GO的工艺条件对比 | 第31-32页 |
| 3.1.2 Hummers法和改进的Hummers法制备GO的微观形貌 | 第32-33页 |
| 3.1.3 Hummers法和改进的Hummers法制备GO的结构分析 | 第33-35页 |
| 3.2 制备N-G催化剂的工艺探索 | 第35-38页 |
| 3.2.1 尿素添加量对N-G催化剂ORR性能的影响 | 第36页 |
| 3.2.2 热处理温度对N-G催化剂ORR性能的影响 | 第36-38页 |
| 3.3 N-G催化剂的表征及结构分析 | 第38-43页 |
| 3.3.1 N-G催化剂的微观形貌表征 | 第38-39页 |
| 3.3.2 N-G催化剂的结构表征 | 第39-40页 |
| 3.3.3 N-G催化剂的比表面积及孔径分析 | 第40-41页 |
| 3.3.4 N-G催化剂的化学组成分析 | 第41-43页 |
| 3.4 N-G催化剂的ORR性能研究 | 第43-49页 |
| 3.4.1 N-G催化剂的ORR催化活性 | 第43-45页 |
| 3.4.2 N-G催化剂ORR的转移电子数 | 第45-47页 |
| 3.4.3 N-G催化剂的电化学活性面积 | 第47-48页 |
| 3.4.4 N-G催化剂的耐甲醇性能 | 第48页 |
| 3.4.5 N-G催化剂的稳定性 | 第48-49页 |
| 3.5 N-G催化剂ORR活性位点的探索 | 第49-53页 |
| 3.5.1 氮物种对N-G催化剂ORR活性的影响机制 | 第49-51页 |
| 3.5.2 N-G催化剂ORR活性位点的DFT计算 | 第51-53页 |
| 3.6 本章小结 | 第53-54页 |
| 第4章 铜氮共掺杂石墨烯的制备及ORR性能研究 | 第54-81页 |
| 4.1 制备Cu-N-G催化剂的工艺探索 | 第54-57页 |
| 4.1.1 尿素添加量对Cu-N-G催化剂ORR性能的影响 | 第55页 |
| 4.1.2 醋酸铜添加量对Cu-N-G催化剂ORR性能的影响 | 第55-56页 |
| 4.1.3 热处理温度对Cu-N-G催化剂ORR性能的影响 | 第56-57页 |
| 4.2 Cu-N-G催化剂的表征及结构分析 | 第57-64页 |
| 4.2.1 Cu-N-G催化剂的微观形貌表征 | 第57-58页 |
| 4.2.2 Cu-N-G催化剂的结构表征 | 第58-60页 |
| 4.2.3 Cu-N-G催化剂的热稳定性及铜含量的测定 | 第60-61页 |
| 4.2.4 Cu-N-G催化剂的比表面积及孔径分析 | 第61-62页 |
| 4.2.5 Cu-N-G催化剂的化学组成分析 | 第62-64页 |
| 4.3 Cu-N-G催化剂的ORR性能研究 | 第64-71页 |
| 4.3.1 Cu-N-G催化剂的ORR催化活性 | 第64-67页 |
| 4.3.2 Cu-N-G催化剂ORR的转移电子数 | 第67-69页 |
| 4.3.3 Cu-N-G催化剂的耐甲醇性能 | 第69-70页 |
| 4.3.4 Cu-N-G催化剂的稳定性 | 第70-71页 |
| 4.4 Cu-N-G催化剂ORR活性位点的探索 | 第71-79页 |
| 4.4.1 热硫酸刻蚀对Cu-N-G催化剂ORR活性的影响 | 第71-76页 |
| 4.4.2 热硝酸刻蚀对Cu-N-G催化剂ORR活性的影响 | 第76-78页 |
| 4.4.3 Cu-N_X活性位点的DFT计算 | 第78-79页 |
| 4.5 本章小结 | 第79-81页 |
| 结论 | 第81-83页 |
| 参考文献 | 第83-91页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 | 第91-93页 |
| 致谢 | 第93页 |
