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摘要鉴于日益严重的化石能源问题，燃料电池的应用将越来越广泛。可是目前燃料电池所使用的商业铂催化剂或者铂合金催化剂价格昂贵且资源稀缺，为了寻求经济低廉且同样高效的催化剂，用以改善燃料电池阴极氧气还原动力学缓慢的问题。对海藻生物质衍生材料作为电极催化剂的可能性及制备条件进行了研究。首先对海藻进行前处理之后，利用水热法制备不同质量硫酸铝吸附于海藻的多组混合物，再经不同高温煅烧及碱洗后处理之后制备出具有多孔结构的碳材料。通过检测样品的还原电位和还原峰及阻抗等电化学性能，同时用X射线衍射谱（XRD），透射电子显微镜（TEM）等手段对制得样品的元素组成及表面形貌进行了表征。结果表明了制得的产物是具有多孔结构的纯碳材料，电催化CV曲线对比表明了加入硫酸铝质量为4g，煅烧温度为800℃时样品催化电化学氧还原性能最优。28229
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关键词 海藻衍生碳材料 氧还原 电催化
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Preparation and Properties of Seaweed-Derived Carbon Material
Abstract
As the result of the increasingly serious problem of fossil fuels, fuel cell applications will be more extensive.However,the commercial platinum catalyst used in fuel cells is expensive and scarce. In order to find cheap and equally effective catalyst for improving fuel cell cathode oxygen reduction reaction.We try to use Seaweed-deriver carbon material to prepare a new material as the electrode catalyst.After the pre-treatment of seaweed，using hydrothermal method to preparing different quality aluminum sulfate adsorbed on the algae multicomponent mixture.After then by various calcination and caustic treatment of carbon materials prepared with a porous structure.By testing the reduction potential and electrochemical performance of the sample. At the same time,the component and the morphology of those composites were characterized by X-ray diffraction(XRD),transmission electron microscopy (TEM).The result shows that the product is pure carbon material with a porous structure. CV electrocatalytic curve comparison shows when the quality of aluminum sulfate was added 4g, calcination temperature is 800 ℃, sample electrochemical oxygen reduction catalytic optimal performance best.
Keywords seaweed-derived carbon material; oxygen reduction; electrochemical catalyst
目 录
1 引言 1
1.1燃料电池与电催化1
1.1.1燃料电池1
1.1.2燃料电池的电催化2
1.2电催化氧还原3
1.2.1电催化氧还原的原理3
1.2.2电催化氧还原催化剂3
1.3生物质衍生碳材料作为电催化剂4
1.3.1生物质资源4
1.3.2生物质衍生碳材料在电化学方面的应用5
1.3.3生物质碳材料的制备方法6
1.4本文的主要工作7
2 一种海藻衍生碳材料的制备及其性能 8
2.1引言 8
2.2实验部分 8
2.2.1主要实验仪器与试剂8
2.2.2实验步骤9
2.2.2.1海藻的前处理9
2.2.2.2不同质量硫酸铝掺入海藻制备碳材料9
2.2.2.3电极制备与检测12
2.3实验结果的表征与分析13
2.3.1透射电子显微镜（TEM）13
2.3.2 X射线衍射15
2.3.3电化学催化氧还原16
结论 22
致谢 23
参考文献24
1 引言
如今，随着社会的发展和科技的进步，社会工业化程度越来越高。可随之而来的便是能源问题。目前人们所依赖的能源依旧是不可再生的化石能源，然而使用化石能源带来的环境污染，以及其本身的不可再生性都提醒着人们去寻求新的清洁能源来替代化石能源。燃料电池是一种将氧化剂和燃料中的化学能直接转化为电能的高效电化学反应装置。燃料电池的主要优点有：能量转化效率高、环境友好，可实现零排放、工作噪声低、可靠性高等。正是这些优点让燃料电池成为21世纪首选的高效，清洁发电技术。而燃料电池的运作离不开电催化剂。在燃料电池和一些涉及电子得失的氧化还原反应中电催化剂起着至关重要的作用。电催化的本质是加大电极或者电解质界面上的电子转移速率，从而加快反应进度的催化作用。显而易见电催化的效率和电催化剂自身的性质密切相关。研究者们一直在寻求催化活性高，稳定性好，成本低廉，使用寿命长的优秀电催化剂。