高效氧还原催化剂Fe-N-C纳米材料制备及化学性能研究任务书

 2021-11-23 09:11

1. 毕业设计(论文)主要内容:

电化学储能装置被认为是未来储能中的决定性因素,其应具备高效、适应发展和可逆性等优势。燃料电池因具有高能量转化效率和排放物较少等特点,被认为是一种非常有潜力的电化学储能装置。燃料电池使用金属Pt催化剂来催化阴极缓慢的氧还原反应(ORR),但金属Pt存在着资源短缺和价格高昂的问题,并因此在一定程度限制了燃料电池的商业化发展。

自1964年酞菁钴作为ORR催化剂以来,非贵金属-氮-碳催化剂被认为是一种有潜力的催化剂。因此,在过去几十年中,非贵金属催化剂,包括Fe-N-C已经被进行了大量的研究。研究人员已经对Fe-N-C合成的最佳前驱体以及条件进行了研究。Fe-大环配合物、无机铁盐、Fe-含氮聚合物、Fe-小分子等都被作为合成金属氮碳的前驱体;并且研究人员发现,通过高温热处理可以提高Fe-氮-碳催化剂的稳定性以及催化活性。目前最先进的Fe-N-C催化剂初始催化活性已经可以和商业Pt相媲美,但是他们的却表现出较低的催化剂稳定性,从而使得传质效率远低于商业Pt催化剂。为了让非贵金属催化剂成功的商业化,在保证高的初始催化效率的同时,也要保证循环过程中催化剂的稳定性。尽管大部分的研究都已经证明FeNx是主要的催化活性位点,但是否存在一种助催化剂来提高Fe-Nx颗粒的ORR活性尚需被研究。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1.查阅不少于15篇相关文献资料,其中近5年英文文献不少于3篇,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成开题报告;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

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4. 主要参考文献

[1] Armel, V. et al. StructuralDescriptors of Zeolitic-Imidazolate Frameworks Are Keys to the Activity ofFe-N-C Catalysts. J Am Chem Soc 139, 453-464, doi:10.1021/jacs.6b11248 (2017).

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