| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第一章 绪论 | 第13-45页 |
| 1.1 引言 | 第13页 |
| 1.2 燃料电池概述 | 第13-18页 |
| 1.2.1 碱性燃料电池 | 第14-15页 |
| 1.2.2 质子交换膜燃料电池 | 第15-17页 |
| 1.2.3 质子交换膜燃料电池的工作机理 | 第17-18页 |
| 1.2.3.1 阳极反应 | 第17页 |
| 1.2.3.2 阴极反应 | 第17-18页 |
| 1.3 燃料电池阴极氧还原催化剂 | 第18-43页 |
| 1.3.1 贵金属氧还原催化剂 | 第20-24页 |
| 1.3.1.1 铂基贵金属氧还原催化剂 | 第20-23页 |
| 1.3.1.2 非铂贵金属氧还原催化剂 | 第23-24页 |
| 1.3.2 非贵金属氧还原催化剂 | 第24-37页 |
| 1.3.2.1 金属碳化物氧还原催化剂 | 第24-25页 |
| 1.3.2.2 金属氮化物氧还原催化剂 | 第25-26页 |
| 1.3.2.3 金属氧化物氧还原催化剂 | 第26-28页 |
| 1.3.2.4 金属硫化物氧还原催化剂 | 第28页 |
| 1.3.2.5 金属氮氧化物氧还原催化剂 | 第28-29页 |
| 1.3.2.6 金属氮碳化物氧还原催化剂 | 第29-37页 |
| 1.3.3 非金属氧还原催化剂 | 第37-43页 |
| 1.3.3.1 多孔碳材料氧还原催化剂 | 第37-38页 |
| 1.3.3.2 碳纳米管氧还原催化剂 | 第38-40页 |
| 1.3.3.3 石墨烯氧还原催化剂 | 第40-42页 |
| 1.3.3.4 耦合碳/碳体系氧还原催化剂 | 第42-43页 |
| 1.4 本论文的研究思路和主要内容 | 第43-45页 |
| 第二章 实验部分 | 第45-53页 |
| 2.1 实验材料和仪器 | 第45-47页 |
| 2.1.1 实验材料 | 第45-46页 |
| 2.1.2 实验气体 | 第46页 |
| 2.1.3 实验仪器 | 第46-47页 |
| 2.2 催化剂表征 | 第47-48页 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM) | 第47页 |
| 2.2.2 透射电子显微镜(TEM) | 第47页 |
| 2.2.3 X射线衍射(XRD) | 第47页 |
| 2.2.4 拉曼光谱仪(Raman) | 第47页 |
| 2.2.5 低温氮气吸/脱附(BET) | 第47页 |
| 2.2.6 X-射线光电子能谱(XPS) | 第47-48页 |
| 2.2.7 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES) | 第48页 |
| 2.2.8 热重分析仪(TGA) | 第48页 |
| 2.3 催化剂的电催化性能评价 | 第48-53页 |
| 2.3.0 测试装置 | 第48-49页 |
| 2.3.1 工作电极的制备 | 第49页 |
| 2.3.2 循环伏安法(CV) | 第49-50页 |
| 2.3.3 线性伏安扫描法(LSV) | 第50页 |
| 2.3.4 表观转移电子数(n)的计算 | 第50-51页 |
| 2.3.5 塔菲尔曲线 | 第51-52页 |
| 2.3.6 交流阻抗(EIS) | 第52-53页 |
| 第三章 Co、N共掺杂碳纳米管的简便制备及其催化氧还原性能研究 | 第53-84页 |
| 3.1 引言 | 第53页 |
| 3.2 实验部分 | 第53-55页 |
| 3.2.1 催化剂制备 | 第53-54页 |
| 3.2.1.1 钴氮共掺杂碳纳米管(Co-N-CNTs)的制备 | 第53-54页 |
| 3.2.1.2 单独掺氮碳纳米管(NCN)的制备 | 第54页 |
| 3.2.2 Co-N-CNTs催化剂的电化学性能测试 | 第54-55页 |
| 3.3 实验结果与讨论 | 第55-82页 |
| 3.3.1 Co-N-CNTs催化剂制备条件的优化 | 第55-60页 |
| 3.3.1.1 Co(OAc)_2与尿素质量比的优化 | 第55-56页 |
| 3.3.1.2 表面活性剂P123用量的优化 | 第56-58页 |
| 3.3.1.3 热解温度的优化 | 第58-60页 |
| 3.3.2 Co-N-CNTs的结构表征 | 第60-65页 |
| 3.3.3 Co-N-CNTs催化ORR的性能研究 | 第65-77页 |
| 3.3.3.1 Co-N-CNTs催化氧还原反应的性能评价 | 第65-70页 |
| 3.3.3.2 Co-N-CNTs催化氧还原反应的电子转移数 | 第70-74页 |
| 3.3.3.3 Co-N-CNTs的耐甲醇性能和稳定性评价 | 第74-77页 |
| 3.3.4 Co-N-CNTs催化氧还原的反应途径探讨 | 第77-80页 |
| 3.3.5 Co-N-CNTs催化ORR的活性位点研究 | 第80-82页 |
| 3.4 本章小结 | 第82-84页 |
| 第四章 Fe,N共掺多孔碳材料/碳纳米管复合材料的制备及其氧还原催化性能研究 | 第84-118页 |
| 4.1 引言 | 第84-85页 |
| 4.2 实验部分 | 第85-86页 |
| 4.2.1 Fe-NC@CNTs催化剂的制备 | 第85-86页 |
| 4.2.1.1 Fe-ZIF-8的制备 | 第85页 |
| 4.2.1.2 Fe-NC@CNTs的制备 | 第85-86页 |
| 4.2.2 Fe-NC@CNTs催化剂的电化学性能测试 | 第86页 |
| 4.3 实验结果与讨论 | 第86-116页 |
| 4.3.1 Fe-NC@CNTs的形貌和结构表征 | 第86-99页 |
| 4.3.2 Fe-NC@CNTs催化氧还原的性能评价 | 第99-113页 |
| 4.3.2.1 Fe-NC@CNTs与其它催化剂的氧还原活性对比 | 第99-104页 |
| 4.3.2.2 Fe-NC@CNTs催化氧还原反应的途径和动力学研究 | 第104-111页 |
| 4.3.2.3 Fe-NC@CNTs的耐甲醇性能和稳定性测试 | 第111-113页 |
| 4.3.3 Fe-NC@CNTs催化ORR的活性位点研究 | 第113-116页 |
| 4.4 本章小结 | 第116-118页 |
| 第五章 结论与展望 | 第118-120页 |
| 参考文献 | 第120-133页 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 | 第133-134页 |
| 致谢 | 第134-136页 |
| 附件 | 第136页 |
