25821.應(yīng)用于雙功能空氣電極feco基催化材料的制備與性能

1、中圖分類(lèi)號(hào)UDC碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼密級(jí)10533應(yīng)用于雙功能空氣電極FeCo基催化材料的制備與性能PreparationandelectrochemicalpropertiesofcatalystbasedonFeCoforbifunctionalairelectrode作者姓名：羅素?fù)鋵W(xué)科專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程研究方向：工業(yè)電化學(xué)學(xué)院(系、所)：化學(xué)化工學(xué)院指導(dǎo)教師：周德壁教授論文答辯日期答辯委員會(huì)主席碰中南大學(xué)2014年5月碩士學(xué)位論文摘

2、要應(yīng)用于雙功能空氣電極FeCo基催化材料的制備與性能摘要：探究了用微波直接熱還原法制備的Fe／C、Co／C以及FeCo／C催化劑在堿性溶液中的氧還原及氧析出性能。探究將催化劑載體碳粉(Vulcan一72)進(jìn)行熱處理，酸處理以及微波處理后，對(duì)電化學(xué)性能的影響。研究表明，經(jīng)過(guò)600℃加熱處理過(guò)的碳粉有比較優(yōu)異的穩(wěn)定性，由其組裝的電池在6mol／LKOH溶液中浸泡一天后，用80mA／cm2的電流密度放電，其放電電壓最高有087V。而用硝酸浸泡

3、后的碳粉穩(wěn)定性不高，同樣條件下浸泡一天后，其放電電壓只有078V。由于雙功能電極對(duì)載體的穩(wěn)定性要求更高，因此選用熱處理碳粉作為電極中的載體。用微波直接熱還原法制備了Fe／C、Co／C催化材料，兩種催化材料對(duì)氧還原和氧析出都有良好的催化性能，其中Fe／C催化材料在一02V(vsng／HgO)電位下氧還原電流密度為134mA／cm2，在07V電位下，氧析出電流密度為964mA／cm2；而催化材料Co／C在相應(yīng)電位下的電流分別為119mA／c

4、m2、146mA／cm2。從交流阻抗來(lái)看，金屬催化劑的加入使得電極中的歐姆阻抗減少至05lffZ。將Fe／C催化材料制備成電極后組裝成電池進(jìn)行充放電測(cè)試，發(fā)現(xiàn)電極除了充電電壓很高(23V)以外，其循環(huán)壽命也較低，10小時(shí)后就出現(xiàn)性能衰減，20小時(shí)后完全失效。用微波直接熱還原法制備FeCo／C催化劑，探究了催化劑中Fe和Co比例及加熱時(shí)間對(duì)電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Fe和Co的摩爾比為1：1，加熱時(shí)間為6min，電極具有比較好的氧化還原性能

5、。XRD顯示所制備的催化材料為Fe和Co的混合物且形貌均勻，分散性較好，其顆粒為不規(guī)則球形，粒徑約為100nm左右。以此產(chǎn)物為催化劑制備的電極，在堿性介質(zhì)(6MKOH)q]，空氣氣氛下，電位為02V時(shí)，極化電流密度為147mA／cm2，電位為O7V(VSHg／HgO)時(shí)，氧析出的電流密度有2252mA／cm2，以此電極組裝的電池在6MKOH溶液中進(jìn)行放電，80mAJcm2的電流密度下，最高放電電壓有098V，而以50mA／cm2的電流密