質(zhì)子交換膜燃料電池陰極過渡金屬化合物催化劑研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton exchange membrane fuel cells，PEMFCs)因?yàn)榈团欧藕透咝时徽J(rèn)為是最適用于移動和固定電源要求的發(fā)電裝置。
　　 在燃料電池的發(fā)展過程中，Pt/C催化劑的高成本是阻礙其商業(yè)化的瓶頸之一。降低Pt載量和研究非貴金屬催化劑已經(jīng)成為質(zhì)子交換膜燃料電池研究的熱點(diǎn)。本文采用液相控制沉淀法制備了納米級別的Co3O4和Co3O4/C催化劑；采用均勻沉淀法制備納米級的氧化鐵前驅(qū)體，

2、然后通過程序升溫氨解法制備了Fe2N催化劑。利用XRD、TEM對催化劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并利用線性掃描伏安(LSV)法和循環(huán)伏安(CV)法對催化劑的氧還原催化性能進(jìn)行了測試。通過Materialsstudio對Co3O4表面的氧吸附過程進(jìn)行了模擬，探尋催化機(jī)理。結(jié)果表明：
　　 (1)制備出Co3O4和Co3O4/C平均粒徑分別為15nm和10nm。
　　 (2)Co3O4和Co3O4/C對氧還原反應(yīng)具有催化活性，電子轉(zhuǎn)移

3、數(shù)為3.3表明氧還原過程是兩電子和四電子還原混合過程。
　　 (3)端基吸附模式，主要是通過鈷和吸附端氧原子間的相互作用來弱化氧分子中的π鍵，并活化未吸附端氧原子，氫離子易從另一側(cè)與未吸附端氧原子形成新的化學(xué)鍵，發(fā)生二電子反應(yīng)。發(fā)生雙址吸附時，兩個氧原子同時發(fā)生吸附和活化，電子的離域性增強(qiáng)。雙址式吸附對兩個氧原子的活化大于端基吸附，并易于發(fā)生四電子反應(yīng)。
　　 (4)本文制備的氮化鐵對氧還原的催化活性很低，可能是由于吸附