1。3。3  电化学催化主要测试手段 6

1。3。4  电化学催化氧还原研究进展 7

1。4  本文主要工作内容 8

1。5  本实验成果优势 8

第二章 碳负载过渡金属纳米复合催化剂的制备及其电化学性能 9

2。1  引言 9

2。2  实验部分 9

2。2。1  主要试剂与仪器 9

2。2。2  实验步骤 10

2。3  实验结果的表征与分析 14

2。3。1  X射线衍射 14

2。3。2  透射电子显微镜（TEM） 16

2。3。4  电化学催化氧还原 18

2。3。5  电催化析氢反应和析氧反应 22

2。3。6  所制样品与Pt/C电极性能比较 23

结  论 25

致  谢 26

参考文献 27

第一章  绪论

    在当前社会，经济快速发展，对资源需求量日益增大。而我国作为世界上最大的发展中国家，社会经济全面发展。早期的开发过程往往是不可持续发展，无限制地消耗着地球现有资源。而这样已经造成了严重的后果，现今地球上有限的传统能源已经大大阻滞了经济的发展。因此，现今科研界的研究热点就是寻找利于可再生的清洁能源。

    在此背景下，燃料电池作为一种高效的发电装置，不通过热能转换而直接将物质的化学能转化为电能。具有污染排放少，噪音排放小，能量转换速率较高，安全可靠，操作方便，灵活性大，建设周期短等主要优点，使其既能缓解能源安全问题，又有希望解决能源短缺问题，是新世纪热门新能源技术。论文网

    尽管如此，燃料电池的发展仍然受到不少桎梏，例如电池的损耗较大，成本较高等。而高成本的重要成因主要来源于燃料电池中的催化剂部分。在现阶段，Pt和Pt的合金仍然是最有效的燃料电池（阳极和阴极）催化剂，它有限的来源和较高的成本大大限制了燃料电池的商业化和规模化应用。因此要想继续发展燃料电池，势必需要寻找性能优越稳定的非贵金属催化剂。

针对这个问题，有科学家着力于研究非贵金属（Fe, Co等）[1,2]，金属氧化物（Fe2O3, Fe3O4, Co3O4, IrO2等[3,4,5,6]），或者硝基化的金属，负载在炭黑和不含金属掺杂的碳材料上。由于金属氧化物和碳材料之间的协同作用，这种方法可以制造出可以显著提高氧还原反应活性的混合催化剂，能改良其催化活性和耐久性,这使得金属氧化物/碳混合催化剂有极大的商业价值。

1。1  燃料电池

1。1。1  燃料电池简介

    燃料电池从本质上讲是一种电化学装置，其组成与一般电池并无差异。其单体电池是由正负两个电极(负极为燃料电极和正极为氧化剂电极)以及电解质组成。由于不同之处在于一般电池的活性物质贮存在电池内部，导致其电池容量被大大限制。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是实际上是一种把化学能转化为电能的能量转换元件。电池工作时，由外部供给燃料和氧化剂，进行化学作用。理论上,只要反应物不断输入，反应产物不断排出，燃料电池就能做到持续发电。文献综述