| 中文摘要 | 第3-5页 |
| 英文摘要 | 第5-12页 |
| 1 绪论 | 第12-36页 |
| 1.1 引言 | 第12页 |
| 1.2 燃料电池简介 | 第12-16页 |
| 1.2.1 发展简史 | 第12-13页 |
| 1.2.2 燃料电池分类和工作原理 | 第13-15页 |
| 1.2.3 燃料电池的组成结构 | 第15-16页 |
| 1.3 燃料电池空气电极的氧还原反应 | 第16-19页 |
| 1.3.1 氧还原反应途径 | 第16-17页 |
| 1.3.2 氧还原反应机理 | 第17-19页 |
| 1.4 燃料电池氧还原电催化剂的研究进展 | 第19-34页 |
| 1.4.1 贵金属氧还原催化剂 | 第20-21页 |
| 1.4.2 非贵金属氧还原催化剂 | 第21-24页 |
| 1.4.3 非金属氧还原催化剂 | 第24-34页 |
| 1.5 本文的选题意义和主要研究内容 | 第34-36页 |
| 2 实验部分 | 第36-42页 |
| 2.1 实验试剂与材料 | 第36页 |
| 2.2 实验仪器 | 第36-37页 |
| 2.3 催化剂电极的制备及氧还原测试 | 第37-39页 |
| 2.3.1 催化剂电极的制备方法 | 第37-38页 |
| 2.3.2 氧还原性能测试方法 | 第38-39页 |
| 2.4 催化剂的表征方法 | 第39-42页 |
| 2.4.1 X射线衍射分析方法 | 第39页 |
| 2.4.2 X射线荧光光谱 | 第39页 |
| 2.4.3 X射线光电子能谱 | 第39-40页 |
| 2.4.4 扫描电子显微镜 | 第40页 |
| 2.4.5 透射电子显微镜 | 第40页 |
| 2.4.6 氮吸脱附比表面测试 | 第40页 |
| 2.4.7 热重分析 | 第40页 |
| 2.4.8 拉曼光谱 | 第40页 |
| 2.4.9 红外光谱 | 第40页 |
| 2.4.10 电感耦合等离子体发射光谱 | 第40-42页 |
| 3 N掺杂石墨烯水凝胶催化剂的研究 | 第42-58页 |
| 3.1 引言 | 第42-43页 |
| 3.2 样品制备 | 第43-44页 |
| 3.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备 | 第43页 |
| 3.2.2 g-C_3N_4 的制备 | 第43页 |
| 3.2.3 N掺杂石墨烯水凝胶(g-C_3N_4@GO)的制备 | 第43页 |
| 3.2.4 N掺杂石墨烯纳米片(NGS)的制备 | 第43-44页 |
| 3.3 结果与讨论 | 第44-56页 |
| 3.3.1 g-C_3N_4与GO的作用机理 | 第44-45页 |
| 3.3.2 催化剂的形貌表征 | 第45-46页 |
| 3.3.3 催化剂的组成结构表征 | 第46-48页 |
| 3.3.4 催化剂的表面元素表征 | 第48-50页 |
| 3.3.5 催化剂的氧还原活性 | 第50-52页 |
| 3.3.6 催化剂的动力学过程 | 第52-53页 |
| 3.3.7 催化剂的稳定性和耐甲醇性 | 第53-54页 |
| 3.3.8 氮含量对催化剂的影响 | 第54-55页 |
| 3.3.9 热解温度对催化剂的影响 | 第55-56页 |
| 3.4 本章小结 | 第56-58页 |
| 4 N/S共掺杂改性乙炔黑催化剂的研究 | 第58-74页 |
| 4.1 引言 | 第58-59页 |
| 4.2 样品制备 | 第59-60页 |
| 4.2.1 氧化乙炔黑(OAB)的制备 | 第59页 |
| 4.2.2 还原氧化乙炔黑(rOAB)的制备 | 第59页 |
| 4.2.3 S掺杂氧化乙炔黑(OAB@S)的制备 | 第59页 |
| 4.2.4 N/S共掺杂乙炔黑(OAB@S-N)的制备 | 第59-60页 |
| 4.3 结果与讨论 | 第60-72页 |
| 4.3.1 催化剂的形貌表征 | 第60-62页 |
| 4.3.2 催化剂的组成结构表征 | 第62-65页 |
| 4.3.3 催化剂的表面元素表征 | 第65-68页 |
| 4.3.4 催化剂的氧还原活性 | 第68-69页 |
| 4.3.5 催化剂的动力学过程 | 第69-72页 |
| 4.3.6 催化剂的稳定性和耐甲醇性 | 第72页 |
| 4.4 本章小结 | 第72-74页 |
| 5 缺陷碳微球催化剂的研究 | 第74-90页 |
| 5.1 序言 | 第74页 |
| 5.2 样品制备 | 第74-75页 |
| 5.2.1 碳微球(CSs-900)催化剂的制备 | 第74-75页 |
| 5.2.2 不同反应物比例下碳微球的制备 | 第75页 |
| 5.2.3 不同溶解热时间下碳微球的制备 | 第75页 |
| 5.3 结果与讨论 | 第75-88页 |
| 5.3.1 催化剂的形成机理 | 第75-76页 |
| 5.3.2 反应物比例对CSs的影响 | 第76页 |
| 5.3.3 溶剂热时间对CSs的影响 | 第76-77页 |
| 5.3.4 催化剂的形貌表征 | 第77-79页 |
| 5.3.5 催化剂的组成结构表征 | 第79-82页 |
| 5.3.6 催化剂的表面元素表征 | 第82-84页 |
| 5.3.7 催化剂的氧还原活性 | 第84-85页 |
| 5.3.8 催化剂的动力学过程 | 第85-88页 |
| 5.3.9 催化剂的稳定性和耐甲醇性 | 第88页 |
| 5.4 本章小结 | 第88-90页 |
| 6 微量金属杂质对碳基催化剂的影响 | 第90-106页 |
| 6.1 序言 | 第90页 |
| 6.2 样品制备 | 第90-91页 |
| 6.2.1 Hummers法制备氧化乙炔黑 | 第90-91页 |
| 6.2.2 酸刻蚀氧化乙炔黑 | 第91页 |
| 6.2.3 Hofmann法制备氧化乙炔黑 | 第91页 |
| 6.3 结果与讨论 | 第91-103页 |
| 6.3.1 催化剂的组成结构表征 | 第91-96页 |
| 6.3.2 Mn含量对催化剂性能的影响 | 第96-97页 |
| 6.3.3 催化结构的形成机理 | 第97-98页 |
| 6.3.4 催化剂的形貌表征 | 第98-100页 |
| 6.3.5 催化剂的表面元素表征 | 第100-101页 |
| 6.3.6 催化剂的动力学过程 | 第101-103页 |
| 6.3.7 催化剂的稳定性 | 第103页 |
| 6.4 本章小结 | 第103-106页 |
| 7 结论、创新与展望 | 第106-108页 |
| 7.1 主要结论 | 第106-107页 |
| 7.2 主要创新 | 第107页 |
| 7.3 后续展望 | 第107-108页 |
| 参考文献 | 第108-120页 |
| 附录 | 第120-124页 |
| A 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 | 第120-121页 |
| B 作者在攻读博士学位期间承担和参与的科研项目 | 第121-122页 |
| C 学位论文数据集 | 第122-124页 |
| 致谢 | 第124页 |