一、几种新型黑色固体燃料制备技术（论文文献综述）
孙赫[1]（2021）在《基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂》文中提出多孔碳材料通常具有发达的孔隙、高的比表面积、优良的耐热、耐酸碱和独特电子传导性质,在吸附、催化、生物、电子等领域用途广泛。在碳材料中引入氮等其他元素能有效调变材料的结构、表面化学性质及电子传导性,使其具有更加广阔的应用发展前景。在催化领域中,氮掺杂碳材料由于其独特的表面化学性质和高的结构稳定性,已被作为催化剂或催化剂载体用于多种类型的催化反应中。酯交换反应是一类非常重要的催化反应,主要用于合成生物柴油及不对称碳酸酯等化合物。针对不同类型的酯交换反应设计开发具有高活性、高选择性和高稳定性的多相固体酸（碱）催化剂一直备受关注。尽管文献中已报道了多种碱性金属氧化物、包括负载型金属氧化物催化剂对碳酸二烷基酯与醇（或酯类）酯交换合成不对称碳酸酯的酯交换反应表现出良好的催化活性,但这类碱性氧化物催化剂在反应过程中易被体系中痕量的水或酸性杂质中毒,也容易发生活性组分流失的现象。因此,如何能通过采用简单有效的制备方法,设计制备性能优异且结构稳定的多相酯交换反应催化剂具有重要的科学意义和实际应用价值。基于上述情况,本论文主要采用不同方法制备了几种氮掺杂碳材料,并结合后修饰的方法制备了负载型氧化铁和氧化锌等催化剂;采用多种表征手段对氮掺杂碳材料及负载型氧化物催化剂的组成、结构及表面物理化学性质进行了研究;通过碳酸二乙酯与苯甲醇酯交换合成碳酸苯乙酯、碳酸二乙酯与碳酸二甲酯酯交换合成碳酸甲乙酯等酯交换反应考察了催化剂的性能,研究了催化剂组成、结构（孔径大小）和表面酸碱等性质对催化剂反应性能的影响规律;探究了催化剂活性中心性质和催化作用机制等问题。论文的主要研究内容和结果如下:1.分别采用水热法、硬模板法和溶胶凝胶法制备了碳小球NCS、多孔碳MCN和介孔碳NCM等氮掺杂碳材料。各种表征结果证实:上述材料均具有较高的含氮量,且表面存在丰富的含氮基团;其中,NCM材料具有相对高的比表面积,并存在相互连通的介孔结构,且样品的含氮量以及结构参数能够通过改变氮源（六次甲基四胺）的量在一定范围内进行调节。将上述氮掺杂碳材料直接作为催化剂用于碳酸二乙酯与苯甲醇的酯交换反应中,结果表明:三种类型的氮掺杂碳材料都具有一定的催化活性,其中NCM系列催化剂具有相对较高的催化活性和稳定性;催化剂通过简单的过滤、烘干后即可循环使用。NCM材料表面的含氮碱性位点是酯交换反应的主要活性中心,碳材料本身具有的高比表面积和内部贯通的介孔结构有利于反应物的传输与扩散,这些因素共同作用使其表现出良好的催化性能。2.以NCM为载体、硝酸铁为铁源,采用浸渍-焙烧法制备出一系列负载型催化剂（Fe2O3/NCM）。所制备的Fe2O3/NCM催化剂对苯甲醇与碳酸二乙酯酯交换反应合成碳酸苯乙酯的反应表现出了良好的催化活性,性能明显优于以活性碳、二氧化硅、介孔氧化铝等材料为载体制备的负载型氧化铁催化剂;在多相化测试反应中,Fe2O3/NCM催化剂没有发生活性组分流失的现象,反应后的催化剂经过简单的焙烧处理后即可实现多次循环使用,且催化性能基本保持不变,表现出良好的稳定性和循环性。催化剂的表征结果证实NCM表面存在的大量的含氮和含氧官能团对Fe2O3物种在碳载体表面实现高分散起到了关键作用。Fe2O3/NCM催化剂表面同时存在的碱中心（含氮官能团）和相邻的酸中心（铁物种）能够起到协同催化的作用,是催化剂具有高活性的主要原因。3.以NCM为载体、硝酸锌为锌源,采用浸渍-焙烧法制备出一系列负载型ZnO/NCM催化剂,通过碳酸二甲酯与碳酸二乙酯酯交换合成碳酸甲乙酯的反应考察了催化剂的性能。与以其它类型载体制备的负载氧化锌催化剂相比,ZnO/NCM表现出更高的催化活性和结构稳定性。其中,经800℃焙烧的ZnO/NCM-800催化剂表现出最佳的催化性能。在优化的反应条件下,只需要反应40 min即可达到反应平衡,且催化剂可多次循环使用,具有良好的稳定性和循环性。NCM材料丰富的孔性、表面存在大量的含氮和含氧官能团有利于ZnO物种的高分散,且能建立相对强的金属-载体相互作用,产生结构稳定的Zn-O-C或Zn-O-N等Lewis酸中心,构成了催化酯交换反应的主要活性中心;催化剂表面相邻的含氮碱中心也对反应试剂的活化起到了促进作用,构成了酸碱双功能活性位点,使催化剂表现出优异的催化活性和稳定性。
武珍珍[2]（2021）在《基于晶态多孔材料的离子传导性能研究》文中研究表明燃料电池是直接将化学能转化为电能的电化学装置,是一种理想的能源利用方式。在燃料电池的内部构成中,离子交换膜是最重要的组成部分,不仅确保内电路的离子传输,还要有效阻止燃料与氧化剂在电池内部彼此渗透。当前离子交换膜在电导率以及稳定性等方面仍存在诸多问题,有待改善。锂离子电池可以储存由风能等产生的电能为电动汽车提供驱动力,从而实现风能等资源的按需或连续供给,作为储能二次电池也被广泛关注。目前商业化的锂离子电池电解质仍以液态电解质为主,由此而来的电解液泄露等问题一定程度上限制了它的发展,安全性问题引起了人们极大的关注。为了解决离子交换膜在燃料电池和锂离子电池运行过程中面临的问题,设计性能优异的膜结构是关键性科学问题。典型的膜结构是通过在聚合物框架上锚定特定官能团来合成的,聚合物框架用于固定结构,支链官能团用于构建离子传输通道,促进离子传输,在优化膜结构的同时又要满足优良的离子传导性能。因此,本文从材料结构和合成方法上进行创新,设计新型的具有优异传导性能的离子导体（固体电解质）。具体工作如下:（1）首先合成氨丙基功能化介孔硅球基质子导体:在MCM-41的内壁含有不同量氨丙基官能团（摩尔量为5%,10%,15%）的介孔材料,随着氨基的改善,孔径和体积逐渐降低。随后成功地通过固体蒸发法将1,2,4-三唑引入到介孔二氧化硅有序纳米通道。在含氨丙基摩尔量为5%的材料MS-Pr NH2-1中,装饰较少的氨基具有足够大的内部空间,可以容纳更多的质子,质子传导率达到8.3×10-3S cm-1,已达到商业化的标准,较高于其他所报道的质子传导率。（2）在基底材料方面进行改善,研究新型微孔聚（苯并咪唑）基质子导体性能:利用溶剂热合成方法,单体共聚合成一种新颖的微孔聚合物（TP-DADMB）,并且成功合成咪唑负载量分别为40%（Im@TP-DADMB（40%））,60%（Im@TP-DADMB（60%））,100%（Im@TP-DADMB（100%））的质子导体材料。另外已测咪唑满载时材料在无水环境下室温传导为1.1×10-5S cm-1,130℃条件下,最高传导率达2.4×10-3S cm-1,活化能为0.16 e V。此材料较成功的改善了当前质子交换膜面临的高温离子传输问题,并选用了新颖的COF作为基底材料,提升了创新性。（3）合成并研究咪唑C2位取代的阳离子共价有机框架基阴离子导体:合成了一系列新型的内壁由咪唑（C2位不同官能团取代）修饰的共价有机框架（TP-DMDBBI,TP-EMDBBI,TP-PMDBBI）,进而对其进行离子化形成阳离子框架,并与阴离子共价键合最终合成阴离子导体（TP-PMDBBI-OH）。这种材料实现了优异的传导性能,在80℃时的阴离子电导率为1.78×10-1S cm-1。材料高的碱稳定性和离子电导率为阴离子交换膜的合成和实际应用提供了一条可行的途径。（4）合成塑晶引入的共价有机框架基锂离子导体:通过将有机小分子单体在溶剂热的条件下共聚合成共价有机框架多孔材料,并且提出一种简易且普适性很强的方法,将吡咯烷基离子塑晶引进聚合物框架中,利用纳米粒子的限域作用将其限制在COF的有序通道内,制备复合型塑晶化合物掺杂的COF全固态锂离子电解质。掺杂塑晶化合物的COF全固态锂离子电解质使材料既增加了塑性又促进了COF中的离子传导,在423 K时实现了10-2S cm-1水平的锂离子传导率。这项工作为开发可在中至高温下运行的全固态电化学装置开辟了一条新的策略。
张姗[3]（2021）在《多酸基晶态质子导电材料的设计与合成》文中指出在过去的20年里,晶态多金属氧酸盐（多酸）基质子导电材料因其具有可控的结构、高结晶度、优异的水和热稳定性、快速的电荷转移能力、良好的亲水和保水能力等优点,在新型固态质子导电材料的研究中备受关注。目前,晶态多酸基质子导电材料的研究已经取得了许多令人振奋的成果。但是,对于其进一步在燃料电池中的实际应用仍面临着巨大的挑战,存在的主要问题包括:仅有少数的晶态多酸基质子导电材料呈现了超高的电导率;对这类材料的质子传导路径和机理的研究相对匮乏;它们的脆性和结晶性,导致其加工性能较差,因此对于它们膜材料的制备和开发的研究仍非常有限。基于此,本论文计划通过预设计、后修饰以及合成共混型聚合物膜的方法来扩展多酸基质子导电材料的研究。具体研究内容如下:1.通过水热合成方法获得了一个新颖的基于富磷酸基团多酸簇的3D纯无机框架,H7{[Na2（H2O）2Na4Fe4Ⅲ（H2O）4（PO4）][FeⅡ0.5Mo4ⅤMo2Ⅵ（OH）O14（PO4）4]4[Na2（H2O）4Fe4Ⅱ（H2O）8]}·10.36H2O（1）。据我们所知,这是第一例含有混合价态{P4Mo 4VMo 2VI}团簇的多酸化合物。其在空气中经历了单晶到单晶的转化,形成了一种新的框架,H3{[Na2（H2O）2Na4Fe4Ⅲ（H2O）4（PO4）][Na0.5（H2O）FeⅡ0.5Mo4ⅤMo2Ⅵ（OH）O14（PO4）4]4[Fe4Ⅲ（H2O）8]}·12H2O（1’）。晶体结构及X-射线光电子能谱分析显示,该单晶转换过程与空气中的氧气有关,并且在转换过程中部分金属的氧化态和配位环境均发生了变化。有趣的是,尽管两个化合物呈现相似的三维结构,但其内部结晶水分子的排列方式却完全不同。在化合物1中,1D通路内结晶水分子形成的水分子链是离散的,而在化合物1’通路内却形成了连续的水分子带。交流阻抗分析显示,化合物1’在95°C和98%RH下呈现了超高的质子电导率(1.33×10-2 S cm-1),它达到了与商用Nafion膜相媲美的水平。此外,化合物1’在较高温度下（95°C）仍具有稳定的质子电导率,这不同于大多数多酸基化合物,在>80°C时因水分子的损失而导致质子电导率下降。这些性质源于化合物1’具有优异的保水能力,以及水分子带与主体框架上配位水分子和{P4Mo 4VMo 2VI}团簇上丰富氧原子之间形成了连续丰富的氢键网络。另外,化合物1’在室温下对湿度具有良好的稳定响应,这表明其有望应用于湿度传感器中。2.构建酸-碱对已成为设计具有高质子电导率材料的有效策略之一。考虑到质子化有机胺可以提供质子、多酸阴离子可以接受质子,以及两者之间可以通过静电相互作用形成酸碱结合体的特点。本文合成了一系列由不同多胺阳离子和经典的Stranberg型多酸阴离子[HxP2Mo5O23]（6-x）-（x=0、1或2）（表示为P2Mo5）组成的酸碱加合物,包括[C6N4H22][H2P2Mo5O23]·H2O（P2Mo5-TETA）、[C4N3H16]2[P2Mo5O23]·H2O（P2Mo5-DETA）和[C2N2H10]2[H2P2Mo5O23]（P2Mo5-EN）,（TETA=三乙烯四胺、DETA=二乙烯三胺和EN=乙二胺）。晶体学分析表明,三个加合物中有机胺的含氮位点均被质子化,并且P2Mo5阴离子的氧位点不但可以作为接受质子的碱性基团,而且与质子化有机胺之间形成了丰富的氢键网络,这些特点有助于质子的快速转移。这三个加合物可被视为一个基于多胺-P2Mo5的模型体系,结合它们的晶体结构分析,本文系统地讨论了多胺阳离子的p Ka值、质子密度和尺寸大小对加合物质子电导率的影响,所得的规律有望为有机胺多酸基质子导电材料的设计和优化提供理论指导。3.钒硼酸盐是由[VOx]（x=4、5或6）和[BOx]（x=3或4）多面体单元构筑的一类具有多种迷人结构的多酸化合物。最近,研究表明钒硼酸盐结构中存在的丰富氢键网络和抗衡阳离子使其成为新型质子导电材料候选者。本文选择了具有两种开放通路的3D钒硼酸盐{[Cd（H2O）2]3V12B18O54（OH）6}·4H3O·26H2O（简称,VB）作为研究对象。从四个方面详细探究了基于VB材料的质子传导性能。第一,测试了VB粉末压片样品的交流阻抗,其室温下呈现了一个中等水平的质子电导率,这是第一例有关3D结构钒硼酸盐的质子传导性能研究;第二,首次开展了钒硼酸盐单颗晶粒样品的各项异性质子电导率测试,深入分析钒硼酸盐的多孔结构与各项异性质子传导性能的关系;第三,通过后修饰的方法,制备VB与甘油（Gl）共混的复合物VB-Gl。多羟基Gl的掺杂使得复合物内形成了连续的质子传输路径,进而达到优化VB粉末样品质子传导性能的目的;第四,通过溶液浇筑的方法制备了含有VB和Gl的系列PVA基混合膜PVA-Gl-VB-x。通过优化制备条件,该混合膜呈现出良好的分散性、增强的机械性能、提高的水吸附率、优化的质子传导性能和低的甲醇渗透性特点。该方法为钒硼酸盐基质子导电材料在膜方面的应用提供了新动力。
魏婷婷[4]（2021）在《可见光响应半导体异质结复合材料的制备及光/光电催化分解水性能研究》文中进行了进一步梳理近几十年来,由于人类对化石燃料的极度依赖,导致了严重的能源危机和环境恶化。氢能作为一种高效、清洁、可再生能源而受到广泛关注,被誉为21世纪的新能源。光催化分解水作为一种绿色环保、可持续发展的技术是获取氢能的理想途径之一。目前,科研人员正致力于高效光催化剂的研究与开发,并取得了一定进展,但依然存在太阳能利用率低、光生电子-空穴分离效率低等一系列问题。因此,开发利用能响应可见光且含有理想能带结构的半导体具有重要的研究意义与价值。构建半导体异质结是实现这一目标的有效方法,其不仅可以整合多组分半导体的优势,同时可以扩大可见光吸收范围,提高光生电子-空穴分离效率以及增强光催化剂的氧化还原能力。因此,从电子结构和能带匹配角度出发,本文构建了不同半导体异质结,旨在拓宽单一半导体的光响应范围,提高其光吸收能力,促进光生载流子的分离和转移,从而增强光/光电催化性能,论文的主要工作如下:1.本工作成功地制备了多孔Ta ON修饰的Cd0.5Zn0.5S（ZCS）固溶体纳米粒子的直接Z-型Ta ON/ZCS异质结,且探讨了以Ta ON/ZCS异质结为光催化剂,Na2SO3/Na2S为空穴牺牲试剂和非贵金属Ni S为助催化剂的光催化析氢效率。结果表明,0.5 wt%Ni S通过光沉积的方法负载在4 wt%Ta ON/ZCS（T4-ZCS）的表面,最大光催化析氢速率可达34.8 mmol h-1 g-1。这种高光催化性能首先归因于直接Z-型Ta ON/ZCS异质结的构成;其次是以Ni S为助催化剂,它可以作为电子收集器,将吸附在其表面上的质子还原成氢气。两者协同促进了光生电荷载流子的有效转移和分离。2.采用溶胶-凝胶法一步制备了负载在碳骨架上的黑色N掺杂Ti O2-x纳米粒子(N-Ti O2-x/C,NTC)。本研究将合成的NTC材料与Cd0.5Zn0.5S（ZCS）纳米棒复合,形成无电子介质参与的直接Z-型NTC/ZCS异质结光催化剂。通过光催化降解罗丹明B（Rh B）,进行了活性物种自由基捕获实验,以确定光催化析氢机理。结果表明,2 wt%NTC/ZCS的光催化析氢速率最高可达36.6 mmol h-1 g-1,是纯ZCS纳米棒的5.2倍左右。计算出2 wt%NTC/ZCS异质结在420 nm单色光照射下的宏观量子效率（AQE）为51.2%。3.本工作成功的制备了碳修饰的同相Mo C-Mo2C（Mo C-Mo2C@C,MMC）纳米片与Cd0.5Zn0.5S（ZCS）纳米棒的复合材料,MMC纳米片的负载明显提高了ZCS纳米棒的析氢速率。结果表明当MMC纳米片是ZCS纳米棒的1 wt%（1-MMC/ZCS）时,ZCS的光催化析氢速率最高,可达68.7 mmol h-1 g-1,是纯ZCS纳米棒的7.7倍。在420 nm单色光照射下,1-MMC/ZCS的量子效率为32.9%。碳层可以促进光生电子的快速传递与转移与同相Mo2C-Mo C作为活性位点协同提高了ZCS的光催化析氢效率。4.为了实现高效的太阳能水氧化,我们需要通过在Bi VO4基阳极上耦合光活性半导体来改善其较差的活性和稳定性。在此,我们研究了在旋涂得到的WO3层表面上刮涂多孔Ta ON-Bi VO4形成光阳极的光电催化性能。Ta ON-Bi VO4/WO3复合光阳极与未修饰的Ta ON-Bi VO4光阳极相比,在1.23 V（vs.RHE）处的水氧化光电流密度显着增强。通过XRD、SEM、TEM、XPS以及CV等手段对光阳极进行了表征。此外,还对光诱导载流子的形成过程和可能的转移机理进行了讨论。
杨涛[5]（2021）在《生物质制备呋喃类化合物及其衍生物二酸的研究》文中提出生物质衍生的呋喃类化合物——糠醛、5-羟甲基糠醛（5-HMF）具有很高的应用价值,可用于制备一系列生物燃料和高附加值化学品。本文围绕高附加值平台化合物糠醛和5-HMF的制备,通过开发高效固体酸催化剂,实现生物质秸秆及其衍生的单糖到糠醛和5-HMF的高效转化。马来酸作为重要的化工原料,在工业生产过程中具有极高的价值。因此,以生物质衍生的糠醛为原料制备马来酸具有重要的研究意义。同时,本文结合多种表征技术对制得催化剂进行详细研究分析,深入探究了多种反应参数对转化过程的影响,并探讨了催化剂在反应过程中的作用机制。本文结论如下:（1）针对传统液相酸催化生物质秸秆制备糠醛过程中收率不高等问题,本文以氨基葡萄糖盐酸盐作为碳源,通过氢氧化钾活化制备了多孔碳载体NG-C,然后经亚硝酸异戊酯和对氨基苯磺酸磺化,得到了高酸度碳基固体酸催化剂SO3H/NG-C。以绿色有机溶剂戊内酯为反应介质,利用SO3H/NG-C催化秸秆制备糠醛和5-HMF。结果表明当以秸秆中木糖和葡萄糖之和计算得到的糠醛收率为53%,同时获得了 17%的5-HMF收率。鉴于制备的催化剂颗粒较小,使用过筛分离能够很好地分开秸秆残渣和催化剂,大大提高了催化剂循环过程中的催化活性,三次循环结束后糠醛的收率能保持在40%以上。（2）尽管SO3H/NG-C在催化秸秆转化过程中获得了较高的糠醛收率,然而该催化剂在制备步骤上比较繁琐,需要额外添加活化剂以得到多孔碳载体。为了简化碳基固体酸制备过程,接下来使用葡萄糖酸钙为碳源,利用其具有的自模板特性,在800℃下经一步锻烧即可获得多孔碳载体C-GCa-800。采用亚硝酸钠辅助对氨基苯磺酸磺化法进一步优化磺化过程,实现了室温下向多孔碳上引入磺酸基团,得到了固体酸催化剂SC-GCa-800。同时,为了方便产物与溶剂分离,研究了具有低沸点的1,4-二氧六环作为溶剂时,SC-GCa-800对木糖转化为糠醛的催化活性。该催化剂可以在较低温度下实现木糖高效转化为糠醛,在140℃反应40 min即可获得76.9%糠醛收率。（3）上述研究表明在生物质秸秆转化过程中,使用碳基固体酸催化剂可以从秸秆和木糖得到较高糠醛收率。然而,以秸秆为原料时其5-HMF收率则表现一般,表明秸秆中的纤维素部分没有得到充分转化。针对上述固体酸催化剂对秸秆中纤维素转化为5-HMF的催化活性较低问题,接下来设计了一种兼具结合位点（-Cl）和催化位点（-SO3H）的仿纤维素酶固体酸催化剂。在水热条件下利用壳聚糖为软模板,使用对羟基苯磺酸和邻氯苯酚分别作为-SO3H源和-Cl源与甲醛发生聚合反应,得到了一种氯改性的磺酸树脂催化剂（Cl-S-R）。相较于对羟基苯磺酸-甲醛树脂（S-R）,经过邻氯苯酚添加量为0.3 mL改性的仿酶固体酸树脂（C10.3-S-R）在催化秸秆转化过程中有效提高了 5-HMF收率,在190℃反应80 min,获得了 43.8%的5-HMF收率和38.1%的糠醛收率。（4）由于秸秆中的纤维素部分需要在酸作用下先水解成葡萄糖才能进一步转化为5-HMF,而葡萄糖转化为5-HMF的过程又比较复杂,一般需要经过异构化、脱水等反应步骤。因此接下来以葡萄糖为底物,探究影响葡萄糖转化为5-HMF的关键反应参数以更好地理解纤维素转化为5-HMF的反应过程。由于葡萄糖在转化为5-HMF过程中需要经过Lewis酸异构化和Br（?）nsted酸脱水作用。针对这一反应过程,设计了磷酸盐掺杂的二氧化锡（P-SnO2）双功能固体酸催化剂,其中SnO2作为Lewis酸位点,而磷酸盐作为Br（?）nsted酸位点。并通过调控磷酸二氢铵的添加量制备得到了不同磷酸盐负载量的催化剂,进一步探究了 P-SnO2催化葡萄糖转化为5-HMF过程中多种关键反应参数的影响。在最佳的条件下,以5P%-SnO2为催化剂时,获得了 46.4%的5-HMF和18.9%的糠醛收率。（5）在上述研究中,已经实现了生物质到糠醛的高效制备。而马来酸作为一种重要的化工原料,通过设计新型催化剂实现生物质衍生的糠醛到马来酸的转化具有重要的意义。为了能更好串联生物质秸秆到糠醛及糠醛到马来酸的转化,继续对碳材料进行改性研究,制得了木质素衍生的氮掺杂碳催化剂N-LCK。结合表征分析发现催化剂本身的多孔结构和N元素掺杂能够有效提高马来酸收率。该催化剂在80℃下反应4小时可以获得58%的马来酸收率,且催化剂具有良好的循环稳定性,经四次循环后马来酸收率保持在50%以上。（6）针对N-LCK为催化剂时存在马来酸收率不高及需要外加氮源引入氮元素对碳材料改性的问题,继续开发了溴化钾掺杂氮化碳（KBr/g-C3N4）催化剂。该催化剂在100℃反应3小时,马来酸收率达到了 70.4%。同时,在对糠醛氧化过程进行详细研究后,发现Br-和碱性位点同时存在是保证糠醛氧化为马来酸高选择性的关键因素。进一步通过反应中间物的研究,提出了糠醛制备马来酸可能经历的反应路径。
王晓江[6]（2021）在《燃料电池新型氧还原均相催化体系的构建及局部微区阻抗表征技术的开发》文中指出燃料电池作为一种将化学能直接转化成电能的新型能源转换器件,由于对环境友好、能量转换率高等特性而受到学术界及工业界的广泛重视。但是其阴极缓慢的氧还原反应（ORR）动力学以及由此导致的高贵金属Pt催化剂需求阻碍了燃料电池的进一步商业化发展。此外,传统的多相催化体系中非均匀分布的本质还导致了低的活性位点利用率以及不良的反应物种传质效率等问题。为了解决这些问题,本文旨在通过将非贵金属配合物活性中心共价嫁接在离聚物材料上的方式,构建一种新型ORR均相催化体系,以实现具有低成本、高活性位点利用率以及高传质效率特点的燃料电池阴极催化层材料制备。本文首先针对过渡金属配合物分子ORR本征活性的影响因素进行了探讨:（i）为研究金属配合物中配体组装结构以及金属中心相互作用的影响,本文制备了一系列单双核金属酞菁类配合物（FePc、FePc-PcFe、FePc-PcCo、CoPc-PcCo以及CoPc）并进行了循环伏安法（CV）与旋转圆盘电极（RDE）的电化学表征。结果表明,具有双核金属组装结构的金属酞菁类（FePc-PcFe、CoPc-PcCo）均显示出比其单核酞菁类似物（FePc、CoPc）更高的活性;Fe金属中心也表现出比Co更好的催化性能;有趣的是,对于具有异相金属的双核酞菁FePc-PcCo,其ORR半波电势介于FePc-PcFe与CoPc-PcCo之间,并表现出与FePc-PcFe更为接近的半波电势。X射线吸收谱揭示了 FePc-PcCo和FePc-PcFe存在类似的平面四边形结构,而CoPc-PcCo为非平面结构;紫外-可见光吸收谱（Uv-vis）以及密度泛函理论计算（DFT）证明了双核样品具有更低的最低未占据分子轨道（LUMO）能量,并因此具有良好的氧气吸附能力。（ii）为进一步研究金属配合物中的配体电子结构对金属配合物反应活性的调节作用,本文合成了一系列具有不同配体结构的铁基配合物（表示为FeL,L=TAA,Pc,TPP,Corrole,Tim和Salen）作为ORR催化剂,其电催化活性遵循 FeTAA>FePc>FeTPP>FeCorrole>FeTim>FeSalen 的顺序,并且除 FeTim 和FeSalen外的配合物的电子转移数均接近4,这意味着氧气几乎完全还原为水。通过建立这类催化剂的半波电位与X射线吸收近边结构光谱（XANES）边前峰强度以及Mossbauer光谱的同质异能移的线性关系,并结合DFT计算以研究铁基配合物的电荷分布情况,发现Fe活性位点上的电荷和自旋密度对于ORR活性具有重要影响,这为进一步设计具有特定配体的高活性过渡金属配合物催化剂提供了指导方向。基于以上对于金属配合物本征活性的影响规律研究,结合其稳定性表现,本论文选择了金属卟啉类催化剂进行后续三维均相催化体系的设计。首先针对酸性介质的阴极催化层结构,将5,10,15,20-四（4-甲氧苯基）卟啉铁（TMPPFe）共价接枝在Nafion侧链上,获得均相催化层材料Nafion-TMPPFe,尽管其在RDE测试中展现出了相较于传统催化层结构更优的半波电势,但仍不尽如人意,因此论文进一步针对ORR动力学更快的碱性燃料电池,通过将分子催化剂5,10,15,20-四（4-甲氧苯基）卟啉钴（TMPPCo）锚定在阴离子导电的聚芴离聚物（polyfluorene,PF）的侧链上,获得的复合材料（PF-TMPPCo）具有在离子通道内部均匀分布的均相催化环境,并体现出低的过电势和高的燃料电池功率密度。这种新型均相催化层结构的设计策略为未来许多其他基于分子催化的电化学反应的应用场景开发提供了新思路。基于以上金属配合物和离聚物构建的复合材料所形成的新型均相催化层结构中离聚物相分离特点以及催化位点分布的各向异性,传统的电化学手段如体相电化学阻抗谱只能反映宏观的反应物种传质及电子转移效率的平均结果,仍缺乏对反应体系中局部微区分布信息的解析能力。为此,本论文通过机械耦合、电磁屏蔽以及程序定制等手段,通过将原子力显微镜（AFM）与电化学工作站同步联用,搭建了原子力显微镜-电化学交流阻抗原位表征平台（AFM-EIS）,并利用其在Nafion界面的不同微区内观察到了具有空间差异性的局部质子传输阻力分布情况,不同相对湿度条件下的测试结果显示其质子运输能力随着湿度的增加而逐渐增加。此外,本文还通过数值模拟的方法重构了 Nafion离聚物的微观结构以检验其微观结构形态与质子传输阻力之间的关系,结果表明,其质子传输阻力的空间多样性是由于微区内亲水基团的浓度差异以及界面异质性引起的局部含水量变化而导致的。这些基于Nafion离聚物的实验结果验证了AFM-EIS技术的初步实现,未来该技术手段的逐步完善对于实现均相催化体系微观结构的深入分析以及进一步的改性设计将具有重要意义。
李灿[7]（2020）在《光化学合成原子级和纳米级铂基催化剂的电催化性能研究》文中研究指明当前世界各国必须面对与日俱增的能源需求以及日益恶化的环境问题所带来的严峻挑战,作为化石能源最有希望的替代者之一,质子交换膜燃料电池（PEMFC）的发展近年来备受关注。目前,铂及铂基合金是PEMFC中研究较为广泛且具有商业化潜力的电催化剂,但其居高不下的成本制约了燃料电池技术的进一步普及与推广。因此,开发出高活性、高稳定性兼具低成本的新型电催化剂是实现燃料电池技术大规模应用的关键环节。本论文从铂基电催化剂尺寸的调控以及金属载体相互作用的利用等角度出发,借助光化学合成策略,分别在碳包覆的钛氧化物和贵金属表面得到纳米级、亚纳米或原子级的铂基电催化剂,在甲醇电氧化反应、甲酸电氧化反应和电解水制氢反应过程中进行了相应的电化学性能测试,并对铂基电催化剂的微观结构与电化学性能之间的关系进行了相关研究与分析。通过光化学合成的策略,将铂纳米颗粒均匀地负载在超薄碳层包覆的二氧化钛纳米棒（TNR@GC）表面,制备了具有“三明治”结构（铂纳米颗粒-超薄碳层-二氧化钛纳米棒）的电催化剂p-Pt/TNR@GC。研究发现所包覆的超薄碳层不仅改善了二氧化钛载体的导电性,同时有利于光还原合成的铂纳米颗粒更加均匀地分布于TNR@GC表面。所得p-Pt/TNR@GC电催化剂对甲醇电氧化反应具有优异的催化活性,正扫过程中峰电流密度达1.12 A·mgPt-1,其活性是商业Pt/C材料(0.38 A·mg-1Pt)的三倍;同时,由于二氧化钛纳米棒与铂纳米颗粒之间存在的金属-载体相互作用,增强了电催化剂抗一氧化碳中毒的能力,从而提高了甲醇电氧化反应的稳定性。随后,将此绿色合成策略成功地拓展,制备出多种贵金属元素的纳米颗粒。通过在光化学合成反应中使用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为关键添加剂制备了单原子催化剂Pt-PVP/TNR@GC,借助双球差校正电镜和X射线近边吸收光谱证明了铂的原子级单分散结构。研究了酰胺基团（N-C=O）与铂原子间通过Pt-O键形成的配位结构,结果表明产生的供电子效应改变了铂原子表面的电子状态。相应电化学测试结果证明该电催化剂具有优越的电解水析氢活性和稳定性:电流密度为10 mA·cm-2时析氢过电位仅为21 mV（vs.RHE）,在酸性电解液环境中以-0.021 V（vs.RHE）恒电位测试44小时后电流几乎没有衰减。密度泛函理论计算和N的K边X射线近边吸收光谱均表明,对于该Pt-PVP/TNR@GC电催化剂,在其TNR@GC碳层表面,2个PVP分子中的酰胺基团通过Pt-O键与一个铂原子配位导致其具备高效的电解水析氢性能。对光化学合成载体材料这一策略进行了进一步的拓展,利用紫外光将金表面的电子激发出来,使其还原吸附在表层的铂离子,从而实现金纳米颗粒表面亚纳米尺寸铂的修饰,得到Pt-SN/AuNP电催化剂。该电催化剂表面具有可对铂高效利用的铂金合金结构,使得甲酸电氧化反应只通过直接途径进行,故表现出优异的甲酸电氧化活性与稳定性,其正扫氧化峰电流密度高达19.83 A·mgPt-1,是商业Pt/C(0.33 A·mgPt-1)的60倍。
龙琳[8]（2020）在《改性的HZSM-5催化剂抑制正癸烷结焦及等离子体除焦研究》文中研究指明由于在主动热防护中所使用的吸热型碳氢燃料逐渐面临热沉不足、易结焦等问题,限制了其进一步的应用,ZSM-5是以Si、Al以及O元素为骨架的分子筛催化剂。传统HZSM-5的催化性能存在缺陷,本文针对吸热型碳氢燃料及传统催化剂所面临的问题,采用以HZSM-5为基底改性的催化剂提高催化能力,同时提出采用氢等离子体线下清洗金属壁面的焦体,具体展开了以下方面的工作:使用实验的方法,应用超临界正癸烷以及添加工业级催化剂HZSM-5的正癸烷冷却加热的金属管,对管壁结焦以及催化剂HZSM-5结焦进行了研究,发现无催化剂时管路完全被焦体堵住的出口温度为728℃,加入工业HZSM-5后正癸烷易裂解,但管路被堵的出口温度提前降至687℃,同时催化剂HZSM-5本身很快因结焦而失活。为了研究金属壁面及HZSM-5催化裂解结焦的过程,采用分子动力学及量子力学密度泛函方法对HZSM-5催化裂解及吸附过程进行研究,发现了HZSM-5可以促进正癸烷的裂解,但具有催化活性的Br?nsted酸位点和破坏的骨架硅容易吸附碳氢产物;采用密度泛函的方法得到Br?nsted酸位点最多可以吸附两个氢,骨架硅的破坏程度越高,越容易吸附碳氢化合物,证实了分子动力学的部分模拟结果;又利用分子动力学对正癸烷在铁金属表面的催化裂解结焦过程进行研究,发现金属壁面促进正癸烷裂解,最终沿着金属表面纹理形成直链碳结焦前驱体。根据HZSM-5催化裂解和吸附特性的计算结果得到,在改性催化剂时,可以考虑如何改变Br?nsted酸位点上的氢的脱附能力,权衡脱附酸位点氢的能力是催化剂改性的关键,同时稳定催化剂骨架结构也非常关键。针对燃料热沉不足、易结焦以及HZSM-5不良的催化作用,使用NiO对HZSM-5进行改性,将NiO纳米颗粒杂化薄层成功地包裹在商用HZSM-5上形成复合结构（标记为HZSM-5/NiO）,显示出对HZSM-5酸度特性显着的调节能力,促进正癸烷的超临界裂解。所制备的催化剂使NiO与HZSM-5表现出协同效应,显着降低了整体酸度,从而改变了正癸烷的裂解路径,具有有效的抗结焦性能。HZSM-5/NiO减缓了许多自由基加成反应,并通过单分子裂解反应生成更多的气态产物,产气率与热沉呈正相关。加热管完全被焦体堵塞时,催化剂使正癸烷的热沉从728℃时的3.77 MJ/kg提高到780℃时的4.59 MJ/kg。在HZSM-5中引入纳米结构金属氧化物将协同调节复合材料的酸度,导致改变催化裂解路径和程度、气体产物、热沉及超临界正癸烷的结焦行为。NiO的改性直接改变了Br（?）nsted酸位点氢脱附的能力,且保护骨架的结构。通过催化剂形成焦体较为松散,配合流体进行除焦是另一种思路。本质上,仍然是改变了改性催化剂的酸性位密度和能力,但作用的效果不同,机理也不同。为了将催化与流场等联合共同抑制结焦,采用Co3O4对HZSM-5进行改性,应用等体积浸渍法在直径2.4±0.5μm的工业HZSM-5上形成接近2D的平均厚度为15 nm的Co3O4纳米片,经Co3O4纳米薄片改性后,Br?nsted/Lewis酸度比率从8.00降低到2.79,Co3O4纳米片与HZSM-5之间的协同催化效应有利于产生更大的产气率和更高的烯烃含量,从而导致比基准燃料正癸烷更高的热沉。0.1 wt%催化剂催化裂解正癸烷,加热管完全被焦体堵塞时,在758℃时可产生高达4.64 MJ/kg的热沉,远高于裸HZSM-5在687℃时的2.99 MJ/kg和纯正癸烷在728℃时3.77 MJ/kg。同时,Co3O4纳米片与商用HZSM-5的巧妙结合可以有效抑制复合材料外表面的结焦沉积,其所催化形成的焦体松散而容易被流体冲刷带走,从而在高温下得以高效催化裂解,获得更高的吸热。而后对这两种改性的催化剂进行对比和评价。即使使用了催化剂扩展了碳氢燃料的吸热能力,延缓了结焦,但也不能完全抑制而不结焦。对于已经结焦的金属表面,采用氢等离子体进行线下清洗的研究。首先使用石墨代替结焦体,研究等离子体清洗的过程,发现辉光放电等离子体含有较强化学清洗作用,清洗的气体产物中CH4是主要的气体产物,同时存在C2H6、C2H4、C3H8和C3H6。等离子体引起的化学反应主要通过在石墨缺陷位置发生加氢反应,阴极具有明显的被清洗腐蚀的特征,在接地极发现许多边界模糊的直径小于1微米的无定形碳颗粒,清洗中的等离子体发现以波长388和776 nm为中心的显着激发光。通过对清洗后的铁和铜衬底进行研究发现成键强度取决于金属基底的材料特性。最后结合气体产物分布通过自由基反应分析等离子体气体反应过程。并在相同的工况下,使用等离子体对真实金属壁面的焦体进行清洗研究,得到良好的清洗效果。
刘霄[9]（2020）在《玉米秸秆组分分离与分级转化利用研究》文中研究指明木质纤维生物质的充分研究及利用有望缓解人类面临的环境与能源危机,同时可为高附加值化学品的生产提供指导。实现生物质资源中纤维素、半纤维素和木质素的清洁高效分离及分级转化成为研究的热点。本文以玉米秸秆为原料在基于过程清洁、高效分离与转化的指导原则下,研发拓展亚临界CO2辅助的自水解技术、乳酸协同低共熔溶剂处理技术和“一步法”快速热化学转化技术并拓展了新型绿色木质素提取和抽提方法。构建了三组分分离及分级转化利用技术,提出了木质素等产物的纯化途径,对推进木质纤维生物质高效高值利用具有重要意义。研发拓展亚临界CO2辅助自水解技术,可同步分级分离转化玉米秸秆原料中半纤维素为寡聚糖,纤维素为可发酵糖,较好的保存原料中木质素。水解液中木寡糖占总木糖的90.2%,并且木寡糖中约有40%为功能性寡聚糖,结构分析表明功能性寡聚糖的聚合度主要集中在2-4,并且单体之间主要以β-（1→4）糖苷键链接。水解液中抑制物不会对后续发酵工艺产生影响。结合酶水解技术,可获得最高可发酵葡萄糖得率为90.6%（32.8g/100g原料）,残渣中较高木质素保留率为89.4%（21.2g/100g原料）。该技术最优条件为反应温度170℃,CO2压力5Mpa,反应时间40min。XRD、FTIR、SEM和TG等分析进一步表明该技术可实现木质素较少破坏的情况下,纤维素和半纤维素的充分分级转化利用。开发乳酸协同低共熔溶剂预处理技术可实现功能性寡聚糖、可发酵糖的同步生产及木质素的高效分离。结果表明,协同处理过程中,特别是乳酸协同氯化胆碱/乳酸体系过程中可有效分离转化玉米秸秆原料中的半纤维为寡聚糖,其中木寡糖占总木糖的89.7%（功能性木寡糖（DP<5）占比接近35%）。结合酶水解技术,可获得最高可发酵葡萄糖/木糖得率分别为33.2g和16.9g/100g原料,且过程中木质素脱除约40.9%。XRD、FTIR、SEM和TG等技术表明协同预处理可较好的分步分离半纤维素和木质素并可实现纤维素的高效转化。相比条件苛刻的单一乳酸处理,协同技术操作简单,处理条件温和,设备成本低和木质素回收率高,为实现木质纤维生物质的合理分步分离和转化提供了良好选择。研发了碳水化合物“一步法”快速热化学转化技术,实现木质纤维水解葡萄糖和木糖到生物质寡聚糖的快速转化。结果表明,可发酵葡萄糖和木糖在氮气氛围下,一定温度范围（300-700℃）,较短时间内（5-180s）,通过调整反应温度和时间,可实现单糖到寡聚糖的高效率转化。其中可发酵葡萄糖在500℃下热处理38s,葡萄糖转化率达到67.89%,葡寡糖的选择性为65.84%,得率为44.62%。可发酵木糖在500℃下热处理30s,木糖转化率达到62.63%,木寡糖选择性为75.25%,得率为47.09%。在低于500℃反应条件下,空气骤冷方式最佳。不同温度下的反应过程大致可分为前中后期三个关键阶段。寡聚糖主要是由单糖通过分子间脱水作用而形成,并且在热化学转化过程中伴随着缩合反应,聚合度主要集中在2-6,单体之间主要以β-（1→4）糖苷键连接。随着反应的进行,会产生甲酸、乙酸、糠醛、羟甲基糠醛等典型副产物和少量易溶于水的糖缩聚产物。反应过程中产生的熔融态黄色胶状物为寡聚糖前驱体,该前驱体为单糖热转化制备其他功能性产物的重要中间体。转化过程“清洁高效”,不引入有害化学品,进一步扩展了生物质原料的高值化利用领域。基于玉米秸秆全组分的分步分离、转化的新型绿色工艺,开发制备了多种新型酶解/抽提木质素。结果表明,酸法处理后的酶解木质素均拥有较高的木质素得率,其中亚临界CO2辅助自水解酶解木质素拥有最高的得率为89.68%。低共熔溶剂抽提木质素纯度较高,其中氯化胆碱/乳酸体系抽提木质素拥有最高的纯度为89.15%。酶解木质素和低共熔溶剂抽提木质素均具有典型的草本木质素的特征信号峰且分子量整体较小,有利于高附加值利用和高质量燃料的转化。亚临界CO2辅助自水解和氯化胆碱/乳酸处理工艺更容易导致木质素侧链羟基的脱水、氧化或改性,且其缩合酚羟基含量较高,配合协同作用会发生更多的脱水和酰化反应且可导致更多的β-O-4醚键的断裂。酸处理以及氯化胆碱/乳酸处理体系均可增强酶解木质素和抽提木质素的热稳定性。酶解木质素显示出比抽提木质素更高的高位发热量,且经酸处理后会进一步升高。低共熔溶剂抽提木质素的残炭含量高于酶解木质素,其在高温下更易于发生碳化反应。
陈玥晗[10]（2020）在《离子传导强化的非贵金属催化剂及其燃料电池研究》文中进行了进一步梳理燃料电池（fuelcell）具有对环境友好、能量转换率高、适用领域广泛等优点,在当今新能源发展的趋势下燃料电池的发展受到了广泛的关注。燃料电池的性能取决于阴极和阳极催化剂的性能,其中阴极的氧还原反应（ORR）动力学性能是决定燃料电池功率密度的重要因素。传统燃料电池使用碳载铂（Pt/C）作为阴极催化剂,这是因为Pt具有优异的ORR催化性能及良好的稳定性。但作为贵金属,铂价格昂贵且资源稀缺,这使得Pt/C难以大规模应用,限制了燃料电池产业的发展。因此开发具有高催化活性的非贵金属催化剂对燃料电池的普及具有极为重要的意义。直接硼氢化钠燃料电池（DBFC）是一种电动势高,无需贵金属作为催化剂的高能量密度碱性燃料电池,但较大的电极极化导致电池能量密度难以提高。本文以DBFC作为主要研究系统,深入研究催化剂活性位的构建及其离子传导强化对催化剂及其燃料电池性能的影响。多孔碳材料具有比传统碳载体更大的比表面积,具备担载更多电催化活性位的能力。多孔碳中活性位的原位合成是强化其弥散、均匀分布,进而提高燃料电池电极性能的有效方法之一。吡咯氮在碳化过程中转变为具有催化活性的吡啶氮,吡咯与过渡金属配位化合物可用于形成催化作用更强的活性位M-Nx,因此吡咯是合成高性能ORR催化剂氮源的理想候选。本研究以葡萄糖为碳源、吡咯为氮源、硝酸钴为过渡金属源,加入碳酸钙为模板合成了高性能非贵金属多孔催化剂,通过恒电流放电、循环伏安、旋转圆盘电极以及交流阻抗谱等电化学测试方法,结合场发射扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、核磁共振光谱（NMR）、X射线光电子能谱（XPS）、近边X射线吸收精细结构（XANES）等材料表征与分析方法,深入研究催化剂活性位结构及其构效关系。研究结果表明,吡咯与硝酸钴摩尔比显着影响催化剂的催化活性。吡咯与硝酸钴的摩尔比为2:1时,无论是酸性环境还是碱性环境,催化剂都表现出较高的起始还原电位和峰电流密度。催化活性位的研究表明,在催化剂前驱体中Co以二价钴的形式存在,活性中心前驱结构由两个氮和一个钴原子形成N-Co-N键合。在吡咯聚合过程中,催化活性中心前驱结构同步形成,得到钴原子连接两条聚吡咯长链的双链结构,该结构在煅烧过程中促进了吡啶氮和Co-Nx的形成。以此为阴极催化剂的DBFC常温下最高功率密度达到230 mW·cm-2,接近以28.6wt%Pt/C为阴极催化剂的电池性能。要高效率利用多孔催化剂丰富的活性位,良好的传质条件是必要的。传统多孔催化剂的孔内传质阻力较大,特别是孔内离子难以有效传导,导致电极反应的活性位利用率低下,电极过电位增大。强化阴极催化剂的离子传导能力是降低阴极极化的有效手段之一。将阳离子交换树脂（Nafion）真空灌注于多孔催化剂的内孔道可强化阳离子传导,以此提高活性位利用率。得到的产物通过球磨粉碎,得到外表面无树脂覆盖的催化剂粒子,以避免树脂对粒子外表面覆盖对电子导电性的影响。结果表明,经过真空灌注和球磨粉碎处理的阴极催化性能显着提高,室温下其DBFC功率密度达到近300 mW·cm-2,远远超过28.6wt.%Pt/C催化剂的性能。研究发现,离子交换树脂调控电极层的离子传导可显着减少燃料电池的电极极化。DBFC的阳极反应是较为特殊的全阴离子电化学反应,阳极催化剂层中阴离子交换树脂的加入有助于传导硼氢酸根离子（BH4-）和氢氧根离子（OH-）,强化阳极反应进行,同时将生成的偏硼酸根离子（BO2-）及时排出,从而降低了阳极极化。在阴极催化层中,阳离子交换树脂（Nafion）用于传导钠离子（Na+）,阴离子交换树脂用于将反应生成的氢氧根离子（OH-）及时排出,防止碱液在阴极累积,降低了阴极极化。同时阴离子交换树脂可以局域化2电子ORR反应的HO2-,促进间接4电子反应,增加阴极催化剂的催化性能。结果表明,分别在DBFC的阳极催化剂层和阴极催化剂层加入D201大孔强碱性阴离子交换树脂的DBFC开路电压达到了1.08 V,最高功率密度达到了 420 mW·cm-2,DBFC的性能得到显着提高。离子交换树脂调控离子传导的作用同样适用于其他燃料电池,如直接肼燃料电池（DHFC）。阴极加入阴离子交换树脂和阳离子交换树脂,阳极加入阴离子交换树脂使DHFC室温功率密度提高23%,达到320mW·cm-2,再次证明了离子交换树脂调控离子传导对燃料电池性能提高的重要性。
二、几种新型黑色固体燃料制备技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、几种新型黑色固体燃料制备技术（论文提纲范文）
（1）基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氮掺杂碳材料的性质 |
| 1.3 氮掺杂碳材料的合成 |
| 1.3.1 后处理方法 |
| 1.3.2 原位合成法 |
| 1.3.3 氮掺杂碳材料负载金属纳米颗粒催化剂的制备 |
| 1.4 氮掺杂碳材料的应用 |
| 1.4.1 在催化领域中的应用 |
| 1.4.2 在吸附领域中的应用 |
| 1.4.3 在电化学领域中的应用 |
| 1.5 有机碳酸酯的合成 |
| 1.5.1 酯与醇酯交换反应研究进展 |
| 1.5.2 碳酸二甲酯与碳酸二乙酯合成碳酸甲乙酯 |
| 1.6 本论文的研究目的和意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 主要试剂和原料 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 催化剂的制备 |
| 2.4 材料的表征方法和测试手段 |
| 2.5 催化反应评价 |
| 2.5.1 碳酸二乙酯和苯甲醇酯交换反应 |
| 2.5.2 碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换反应 |
| 第三章 氮掺杂碳材料的合成及在苯甲醇与碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 催化剂的合成 |
| 3.2.2 表征方法 |
| 3.2.3 苯甲醇与碳酸二乙酯反应催化性能评价 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料表征 |
| 3.3.2 催化反应性能评价 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 氮掺杂多孔碳材料负载氧化铁在苯甲醇和碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 催化剂的制备 |
| 4.2.2 表征方法 |
| 4.2.3 苯甲醇与碳酸二乙酯反应催化性能评价 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料表征 |
| 4.3.2 催化反应性能评价 |
| 4.3.3 反应机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 氮掺杂多孔碳负载ZnO在碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换反应中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 催化剂的合成 |
| 5.2.2 表征方法 |
| 5.2.3 碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换催化性能评价 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 催化剂表征 |
| 5.3.2 催化反应性能评价 |
| 5.3.3 催化剂活性中心性质和催化反应机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论与展望 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于晶态多孔材料的离子传导性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池 |
| 1.2.1 燃料电池概述 |
| 1.2.2 燃料电池分类 |
| 1.3 锂离子电池 |
| 1.4 离子交换膜 |
| 1.4.1 质子交换膜 |
| 1.4.1.1 全氟磺酸型质子交换膜 |
| 1.4.1.2 部分含氟型质子交换膜 |
| 1.4.1.3 非氟化质子交换膜 |
| 1.4.1.4 质子传导性强化 |
| 1.4.1.5 质子导体 |
| 1.4.2 阴离子交换膜 |
| 1.4.2.1 季铵型阴离子交换膜 |
| 1.4.2.2 咪唑型阴离子交换膜 |
| 1.4.2.3 胍基型阴离子交换膜 |
| 1.4.2.4 季磷型阴离子交换膜 |
| 1.4.2.5 阴离子导体 |
| 1.4.3 锂离子固体电解质 |
| 1.4.3.1 固态聚合物电解质 |
| 1.4.3.2 凝胶聚合物电解质 |
| 1.4.3.3 复合型电解质 |
| 1.4.3.4 多孔聚合物电解质 |
| 1.4.3.5 塑晶固体锂离子导体 |
| 1.5 本论文的研究思路及主要研究内容 |
| 第二章 氨丙基功能化介孔硅球基质子导体研究 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 氨丙基功能化介孔硅球的制备 |
| 2.2.1 主要试剂和仪器 |
| 2.2.1.1 主要试剂 |
| 2.2.1.2 主要仪器 |
| 2.2.2 实验步骤 |
| 2.2.2.1 介孔硅球的合成 |
| 2.2.2.2 氨丙基功能化介孔硅球基质子导体的制备 |
| 2.3 氨丙基功能化介孔硅球及质子导体的表征 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜分析 |
| 2.3.2 透射电子显微镜分析 |
| 2.3.3 小角X-射线衍射分析 |
| 2.3.4 气体吸附分析 |
| 2.3.5 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 2.3.6 热重分析 |
| 2.3.7 传导性能评价 |
| 2.3.7.1 传导率分析 |
| 2.3.7.2 活化能分析 |
| 2.3.8 X-射线光电子能谱评价 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 新型微孔聚(苯并咪唑)基质子导体研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 新型微孔聚合物的制备 |
| 3.2.1 主要试剂和仪器 |
| 3.2.1.1 主要试剂 |
| 3.2.1.2 主要仪器 |
| 3.2.2 实验步骤 |
| 3.2.2.1 前驱体TP的制备 |
| 3.2.2.2 前驱体DADMB的制备 |
| 3.2.2.3 新型微孔聚合物的制备 |
| 3.3 新型微孔聚合物质子导体的制备 |
| 3.4 新型微孔聚合物及质子导体的表征 |
| 3.4.1 扫描电子显微镜分析 |
| 3.4.2 透射电子显微镜分析 |
| 3.4.3 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 3.4.4 质子转移机理分析 |
| 3.4.5 X-射线衍射分析 |
| 3.4.6 气体吸附分析 |
| 3.4.7 传导性能分析 |
| 3.4.8 活化能分析 |
| 3.4.9 热重分析 |
| 3.4.10 X-射线光电子能谱分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 咪唑C2 位取代的阳离子共价有机框架基阴离子导体研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 咪唑C2 位取代的阳离子共价有机框架的制备 |
| 4.2.1 主要试剂和仪器 |
| 4.2.1.1 主要试剂 |
| 4.2.1.2 主要仪器 |
| 4.2.2 实验步骤 |
| 4.2.2.1 单体一TP的制备 |
| 4.2.2.2 单体二(MDBBI)的制备 |
| 4.2.2.3 单体三(DMDBBI)的制备 |
| 4.2.2.4 单体四(EMDBBI)的制备 |
| 4.2.2.5 单体五(PMDBBI)的制备 |
| 4.2.2.6 咪唑C2位未取代的共价有机框架(COFs)的制备 |
| 4.2.2.7 咪唑C2 位取代的共价有机框架(COFs)的制备 |
| 4.2.2.8 咪唑C2 位取代的阳离子共价有机框架的制备 |
| 4.3 咪唑C2 位取代的阳离子共价有机框架基阴离子导体的制备 |
| 4.4 咪唑C2 位取代的阳离子共价有机框架基阴离子导体的表征 |
| 4.4.1 扫描电子显微镜分析 |
| 4.4.2 透射电子显微镜分析 |
| 4.4.3 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 4.4.4 X-射线衍射分析 |
| 4.4.5 气体吸附分析 |
| 4.4.6 固体核磁碳谱分析 |
| 4.4.7 X-射线光电子能谱分析 |
| 4.4.8 热重分析 |
| 4.4.9 材料稳定性能分析 |
| 4.4.10 离子交换容量性能分析 |
| 4.4.11 传导性能分析 |
| 4.4.12 活化能分析 |
| 4.4.13 阴离子转移机理分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 塑晶引入的共价有机框架锂离子导体研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 塑晶引入的共价有机框架 (COF) 的制备 |
| 5.2.1 主要试剂和仪器 |
| 5.2.1.1 主要试剂 |
| 5.2.1.2 主要仪器 |
| 5.2.2 实验步骤 |
| 5.2.2.1 单体一TP的制备 |
| 5.2.2.2 塑晶N,N-dimethylpyrolidinium iodide(P_(1,1)I)的制备 |
| 5.2.2.3 共价有机框架(Tp-DB-COF)的制备 |
| 5.2.2.4 塑晶引入的共价有机框架基锂离子导体的制备(DMPI) |
| 5.3 塑晶引入的共价有机框架基锂离子导体的表征 |
| 5.3.1 扫描电子显微镜分析 |
| 5.3.2 透射电子显微镜分析 |
| 5.3.3 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 5.3.4 X-衍射分析 |
| 5.3.5 气体吸附分析 |
| 5.3.6 差示扫描量热分析 |
| 5.3.7 原位X-射线衍射分析 |
| 5.3.8 传导性能分析 |
| 5.3.9 活化能分析 |
| 5.3.10 固体核磁氢谱分析 |
| 5.3.11 固体核磁锂谱分析 |
| 5.3.12 离子转移机理分析 |
| 5.3.13 热重分析 |
| 5.3.14 X-射线光电子能谱分析 |
| 5.3.15 电池性能分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简况及联系方式 |
（3）多酸基晶态质子导电材料的设计与合成（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 晶态质子导电材料的分类及研究进展 |
| 1.2.1 金属有机框架 |
| 1.2.2 共价有机框架 |
| 1.2.3 氢键有机框架 |
| 1.2.4 多金属氧酸盐 |
| 1.3 晶态质子导电材料各项异性电导率研究 |
| 1.4 聚合物-晶态质子导电材料复合膜的研究进展 |
| 1.5 选题依据与目的 |
| 第二章 富含磷酸基团的多酸纯无机骨架:单晶到单晶的结构转变和质子传导性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验过程 |
| 2.2.1 试剂 |
| 2.2.2 实验仪器及技术指标 |
| 2.2.3 化合物的合成 |
| 2.2.4 X-射线晶体学分析 |
| 2.2.5 质子传导测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 结构描述 |
| 2.3.2 单晶到单晶的结构转换 |
| 2.3.3 XPS分析 |
| 2.3.4 热稳定性分析 |
| 2.3.5 质子传导性能研究 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 多胺-P_2Mo_5模型加合物中的质子转移:探索多胺阳离子对其质子导电性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.2.1 试剂 |
| 3.2.2 实验仪器及技术指标 |
| 3.2.3 化合物的合成 |
| 3.2.4 X-射线晶体学分析 |
| 3.2.5 质子传导测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构描述 |
| 3.3.2 PXRD分析 |
| 3.3.3 质子传导性能测试 |
| 3.3.4 可能的质子传导机理和质子转移路径 |
| 3.3.5 影响多胺-P_2Mo_5加合物质子电导率的因素 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 3D钒硼酸盐及其复合膜质子传导性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 测试手段 |
| 4.2.3 化合物{[Cd(H_2O)_2]_3V_(12)B_(18)O_(54)(OH)_6}·4H_3O·26H_2O的合成 |
| 4.2.4 复合物VB-Gl的制备 |
| 4.2.5 复合膜PVA-Gl-VB-x的制备 |
| 4.3 性能测试方法 |
| 4.3.1 膜的吸水率和面积溶胀率测试 |
| 4.3.2 接触角测试 |
| 4.3.3 复合膜的机械性能测试 |
| 4.3.4 质子电导率测试 |
| 4.3.5 甲醇渗透性测试 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 VB的结构分析、表征及质子传导性能研究 |
| 4.4.2 复合物VB-Gl的表征及质子传导性能研究 |
| 4.4.3 混合膜PVA-Gl-VB-x的表征及性能研究 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结论 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
（4）可见光响应半导体异质结复合材料的制备及光/光电催化分解水性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 课题背景及研究目的与意义 |
| 1.2 半导体光催化机理 |
| 1.3 半导体光催化析氢 |
| 1.3.1 半导体光催化析氢的机理 |
| 1.3.2 半导体光催化析氢效率 |
| 1.4 半导体光催化材料 |
| 1.4.1 金属氧化物半导体材料 |
| 1.4.2 金属硫化物半导体材料 |
| 1.4.3 金属碳化物半导体材料 |
| 1.4.4 其它半导体材料 |
| 1.5 提高半导体光催化析氢活性的主要方法 |
| 1.5.1 形貌调控 |
| 1.5.2 异质结构建 |
| 1.5.3 助催化剂的负载 |
| 1.5.4 元素掺杂 |
| 1.6 光电催化分解水产氧 |
| 1.7 本文的选题依据与主要研究内容 |
| 1.7.1 本文的选题依据 |
| 1.7.2 本文的主要研究内容 |
| 第二章 直接Z-型Ta ON/Cd_(0.5)Zn_(0.5)S异质结光催化剂的制备及其可见光催化析氢性能研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 光催化剂的制备 |
| 2.2.3 实验表征 |
| 2.2.4 光催化析氢性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 光催化剂的表征 |
| 2.3.2 光催化剂光电化学表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 一步合成的黑色N-Ti O_(2-x)/C材料和Cd_(0.5)Zn_(0.5)S纳米棒构建直接Z-型异质结光催化剂在可见光下高效制氢 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 光催化剂的制备 |
| 3.2.4 光催化析氢性能测试 |
| 3.2.5 活性物种捕获实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 光催化剂的表征 |
| 3.3.2 光催化剂的光电化学性能表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 以非贵金属MoC-Mo_2C为助催化剂的Cd_(0.5)Zn_(0.5)S固溶体光催化析氢性能的研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 光催化剂的制备 |
| 4.2.4 光催化析氢性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 光催化剂的表征 |
| 4.3.2 光催化剂的光电化学性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 WO_3修饰Ta ON/Bi VO_4光阳极的制备及其光电催化产氧性能的研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 光阳极材料的制备 |
| 5.2.4 光电化学测试性能测试 |
| 5.2.5 光催化降解NO_2性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 光阳极的表征 |
| 5.3.2 光阳极的光电化学测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表的论文及着作情况 |
（5）生物质制备呋喃类化合物及其衍生物二酸的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 生物质资源研究背景 |
| 1.2 木质纤维素类生物质结构 |
| 1.2.1 纤维素 |
| 1.2.2 半纤维素 |
| 1.2.3 木质素 |
| 1.3 生物质资源化途径 |
| 1.3.1 生物化学转化 |
| 1.3.2 热化学转化 |
| 1.4 生物质及其衍生物制备糠醛 |
| 1.4.1 糠醛特性及用途 |
| 1.4.2 糠醛制备方法与反应体系 |
| 1.4.3 糠醛形成机理研究 |
| 1.5 生物质及其衍生物制备5-羟甲基糠醛 |
| 1.5.1 5-HMF特性及应用 |
| 1.5.2 5-HMF制备方法与反应体系 |
| 1.5.3 5-HMF形成机理研究 |
| 1.6 生物质基糠醛制备马来酸 |
| 1.6.1 马来酸特性及应用 |
| 1.6.2 马来酸制备方法与反应体系 |
| 1.6.3 糠醛氧化为马来酸反应机理 |
| 1.7 课题研究内容与意义 |
| 1.7.1 研究意义 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 第2章 实验 |
| 2.1 实验药品与设备 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 催化剂制备方法 |
| 2.2.1 碳基固体酸SO_3H-NG-C催化剂制备 |
| 2.2.2 碳基固体酸SC-GCa-800催化剂制备 |
| 2.2.3 仿酶固体酸Cl-S-R催化剂制备 |
| 2.2.4 双功能固体酸P-SnO_2催化剂制备 |
| 2.2.5 氮掺杂碳N-LC_K催化剂制备 |
| 2.2.6 溴化钾掺杂氮化碳KBr/g-C_3N_4催化剂制备 |
| 2.3 催化剂表征方法 |
| 2.3.1 场发射透射电子显微镜(TEM) |
| 2.3.2 场发射扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 元素分析(有机化合物定量分析) |
| 2.3.4 X-射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.5 多功能转靶X射线衍射技术(XRD) |
| 2.3.6 傅里叶变换和吡啶吸附红外光谱(FTIR、Py-IR) |
| 2.3.7 热重分析(TGA) |
| 2.3.8 全自动比表面积和孔隙分析(BET) |
| 2.3.9 化学吸附-程序升温脱附(TPD) |
| 2.4 催化剂评价 |
| 2.4.1 秸秆转化制备糠醛和5-HMF |
| 2.4.2 木糖转化制备糠醛 |
| 2.4.3 葡萄糖转化制备5-HMF和糠醛 |
| 2.4.4 糠醛氧化制备马来酸 |
| 2.5 产物测定方法 |
| 第3章 碳基固体酸催化秸秆制备糠醛活性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 催化剂表征 |
| 3.2.2 反应温度和时间对产物收率的影响 |
| 3.2.3 不同溶剂对糠醛收率的影响 |
| 3.2.4 催化剂添加量和秸秆浓度对糠醛收率的影响 |
| 3.2.5 催化剂稳定性 |
| 3.2.6 固体酸催化秸秆转化反应路径分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 碳基固体酸催化木糖制取糠醛活性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 催化剂表征 |
| 4.2.2 不同催化剂对糠醛收率的影响 |
| 4.2.3 反应温度和保留时间对糠醛收率的影响 |
| 4.2.4 催化剂添加量和底物浓度对糠醛收率的影响 |
| 4.2.5 不同溶剂对糠醛收率的影响 |
| 4.2.6 催化剂稳定性 |
| 4.2.7 SC-GCa-800催化秸秆转化性能研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 仿酶固体酸催化秸秆制备5-HMF和糠醛的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 催化剂表征 |
| 5.2.2 不同催化剂对秸秆制备5-HMF和糠醛收率的影响 |
| 5.2.3 不同溶剂对秸秆制备5-HMF和糠醛收率的影响 |
| 5.2.4 秸秆浓度对5-HMF和糠醛收率的影响 |
| 5.2.5 仿酶固体酸催化剂转化秸秆的反应路径 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 双功能固体酸催化葡萄糖制备5-HMF和糠醛研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 催化剂表征 |
| 6.2.2 不同催化剂对葡萄糖转化制备5-HMF和糠醛的影响 |
| 6.2.3 不同溶剂对葡萄糖制备5-HMF和糠醛的影响 |
| 6.2.4 磷酸盐负载量对葡萄糖制备5-HMF和糠醛的影响 |
| 6.2.5 葡萄糖制备5-HMF和糠醛反应路径探究 |
| 6.2.6 反应温度和催化剂稳定性研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 氮掺杂碳催化糠醛氧化为马来酸活性研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 结果与讨论 |
| 7.2.1 催化剂表征 |
| 7.2.2 不同催化剂对糠醛氧化制备马来酸的影响 |
| 7.2.3 糠醛氧化制备马来酸反应条件优化研究 |
| 7.2.4 催化剂对不同底物转化及稳定性研究 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 溴化钾改性氮化碳催化糠醛制取马来酸研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 结果与讨论 |
| 8.2.1 催化剂表征 |
| 8.2.2 催化剂种类对糠醛氧化制备马来酸的影响 |
| 8.2.3 KBr/g-C_3N_4催化糠醛制备马来酸的影响因素研究 |
| 8.2.4 KBr/KOH催化糠醛氧化为马来酸的影响因素研究 |
| 8.2.5 催化糠醛氧化制备马来酸反应路径探索 |
| 8.3 本章小结 |
| 第9章 研究工作总结与展望 |
| 9.1 全文工作总结 |
| 9.2 本文主要创新点 |
| 9.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）燃料电池新型氧还原均相催化体系的构建及局部微区阻抗表征技术的开发（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 当前能源形势 |
| 1.2 燃料电池的原理 |
| 1.3 氧还原反应 |
| 1.3.1 氧还原反应原理 |
| 1.3.2 氧还原催化剂性能评价方法 |
| 1.3.3 氧还原催化剂 |
| 1.4 电化学三相界面 |
| 1.4.1 活性位点利用率 |
| 1.4.2 质量传递途径 |
| 1.4.3 电子转移效率 |
| 1.5 本论文研究的目的、意义和内容 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 实验所用的试剂及设备信息 |
| 2.2 物理表征方法 |
| 2.2.1 X射线光电子能谱分析 |
| 2.2.2 X射线吸收谱分析 |
| 2.2.3 扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.2.5 穆斯堡尔谱 |
| 2.2.6 原子力显微镜 |
| 3 金属配合物中金属中心及配体组装方式的ORR活性调控作用 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 双核金属酞菁(FePc-PcFe、CoPc-PcCo)的制备 |
| 3.2.2 异核酞菁铁钴FePc-PcCo的制备 |
| 3.2.3 催化剂电化学性能测试 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 物化性质比较 |
| 3.3.2 电化学性能讨论 |
| 3.3.3 密度泛函理论计算(DFT)讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 金属配合物催化剂中配体电子结构对ORR活性的影响 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 FeSalen的合成 |
| 4.2.2 FeTAA的合成 |
| 4.2.3 FeCorrole的制备 |
| 4.3 FeTim的合成 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 电化学性能比较 |
| 4.4.2 催化活性位点的电子结构衍变分析 |
| 4.4.3 密度泛函理论计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 金属配合物衍生的三维均相催化体系的构建及应用 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 酸性介质均相催化体系Nafion-TMPPFe的构建 |
| 5.2.2 碱性介质均相催化体系PF-TMPPCo的构建 |
| 5.2.3 旋转圆盘电极测试 |
| 5.2.4 燃料电池单电池测试 |
| 5.2.5 分子动力学模拟 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 PEMFC中的新型均相催化体系Nafion-TMPPFe |
| 5.3.2 AEMFC中的新型均相催化体系PF-TMPPCo |
| 5.4 本章小结 |
| 6. AFM-交流阻抗技术的开发及在离聚物微结构解析中的应用 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 原位微区局部阻抗技术AFM-EIS平台的搭建 |
| 6.2.2 电极制备及湿度控制方法 |
| 6.2.3 两种AFM-EIS测试模式 |
| 6.2.4 体相电化学阻抗测试 |
| 6.2.5 数值模拟重构方法 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 良好的电磁屏蔽对于微区阻抗测试结果的影响 |
| 6.3.2 固定探针位置的离聚物局部阻抗谱测试 |
| 6.3.3 原位扫描微区阻抗成像测试 |
| 6.3.4 基于数值模拟重构的离聚物微结构 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 博士期间科研成果 |
（7）光化学合成原子级和纳米级铂基催化剂的电催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 质子交换膜燃料电池研究现状 |
| 1.3 电解水析氢反应研究现状 |
| 1.4 铂基电催化剂研究现状 |
| 1.4.1 载体的研究现状 |
| 1.4.2 合金化的研究现状 |
| 1.4.3 尺寸效应的研究现状 |
| 1.5 铂基电催化剂的前景 |
| 1.6 本论文的研究内容 |
| 第2章 实验原料与研究方法 |
| 2.1 实验原料与仪器设备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验中所用仪器与设备 |
| 2.2 催化剂的制备方法 |
| 2.2.1 钛酸盐纳米棒(TNR)的制备 |
| 2.2.2 超薄碳层包覆的二氧化钛纳米棒(TNR@GC)的制备 |
| 2.2.3 光化学合成铂纳米颗粒(p-Pt/TNR@GC)的的制备 |
| 2.2.4 光化学合成单原子催化剂(Pt-PVP/TNR@GC)的制备 |
| 2.2.5 光化学合成亚纳米铂修饰金纳米颗粒(Pt-SN/AuNP)的制备 |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 工作电极的制备 |
| 2.3.2 电化学性能测试 |
| 2.4 材料的物理表征 |
| 2.4.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.2 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.4.3 拉曼光谱(Raman) |
| 2.4.4 透射电子显微镜表征(TEM) |
| 2.4.5 电子顺磁共振波谱(EPR) |
| 2.4.6 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES) |
| 2.4.7 紫外可见吸收光谱(UV-vis) |
| 2.4.8 X射线吸收光谱(XAS) |
| 第3章 光化学合成铂纳米颗粒电催化剂及其甲醇电氧化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 催化剂p-Pt/TNR@GC的形貌与结构表征 |
| 3.2.1 TNR@GC载体的形貌与结构表征 |
| 3.2.2 p-Pt-TNR@GC催化剂的形貌与结构表征 |
| 3.3 p-Pt/TNR@GC催化剂的甲醇电氧化性能测试 |
| 3.3.1 p-Pt-TNR@GC催化剂的循环伏安测试 |
| 3.3.2 p-Pt-TNR@GC催化剂的甲醇电氧化测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光化学合成铂单原子电催化剂及其电化学析氢性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单原子催化剂Pt-PVP/TNR@GC的制备与表征 |
| 4.2.1 单原子催化剂Pt-PVP/TNR@GC的制备 |
| 4.2.2 单原子催化剂Pt-PVP/TNR@GC的物理表征 |
| 4.3 单原子催化剂Pt-PVP/TNR@GC的电催化性能研究 |
| 4.3.1 单原子催化剂Pt-PVP/TNR@GC的循环伏安测试 |
| 4.3.2 单原子催化剂Pt-PVP/TNR@GC的线性扫描伏安测试 |
| 4.4 对单原子催化剂Pt-PVP/TNR@GC的第一性原理研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 光化学合成亚纳米铂修饰金电催化剂及其甲酸电氧化性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 亚纳米铂修饰金的制备 |
| 5.3 亚纳米铂修饰金箔电极的物理表征及电化学性能测试 |
| 5.4 亚纳米Pt修饰Au纳米颗粒的物理表征及电化学测试 |
| 5.5 亚纳米Pt修饰Au纳米颗粒的甲酸电氧化性能 |
| 5.5.1 亚纳米Pt修饰Au纳米颗粒的循环伏安测试 |
| 5.5.2 亚纳米Pt修饰Au纳米颗粒的稳定性测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）改性的HZSM-5催化剂抑制正癸烷结焦及等离子体除焦研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 吸热型碳氢燃料作为冷却剂的不足 |
| 1.1.2 吸热型碳氢燃料的结焦问题 |
| 1.2 ZSM-5 催化碳氢燃料的研究概况 |
| 1.2.1 ZSM-5 催化剂的发展 |
| 1.2.2 催化剂ZSM-5 的改性 |
| 1.2.3 催化剂促进裂解抑制结焦的研究 |
| 1.3 金属壁面结焦的等离子体清洗 |
| 1.3.1 金属表面污垢的工程清洗方法 |
| 1.3.2 等离子体清洗技术分类 |
| 1.3.3 氢等离子体除焦的优势及发展 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 HZSM-5 催化裂解正癸烷及金属壁面结焦的实验及计算研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 HZSM-5 及金属壁面催化结焦的实验研究 |
| 2.3 HZSM-5 催化裂解碳氢燃料的微观计算研究 |
| 2.3.1 HZSM-5 的分子动力学模型建立及验证 |
| 2.3.2 HZSM-5 的初始动态催化裂解及吸附过程 |
| 2.3.3 HZSM-5 的催化裂解吸附特性 |
| 2.3.4 催化剂的酸位点及骨架吸附特性的影响机制 |
| 2.4 金属壁面结焦的微观计算研究 |
| 2.4.1 金属壁面渗碳结焦的模型及起始裂解动态过程研究 |
| 2.4.2 金属壁面催化裂解结焦生长过程的温度特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 NiO改性HZSM-5 促进正癸烷裂解抑制结焦的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 NiO改性HZSM-5 的催化剂配制及测试方法 |
| 3.2.1 NiO改性HZSM-5 的配制方法 |
| 3.2.2 催化剂表征的测试方法 |
| 3.3 NiO改性HZSM-5 催化正癸烷裂解抑制结焦的研究 |
| 3.3.1 NiO改性HZSM-5 的催化剂表征 |
| 3.3.2 NiO改性HZSM-5 的催化效应对热沉以及产物分布的影响 |
| 3.4 催化机理的研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 CO_3O_4改性HZSM-5 促进正癸烷裂解抑制结焦的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CO_3O_4改性HZSM-5 的催化特性及实验研究 |
| 4.2.1 催化剂的改性制备 |
| 4.2.2 Co_3O_4改性HZSM-5 的催化剂表征 |
| 4.2.3 Co_3O_4改性HZSM-5 的催化效应对热沉及产物分布的影响 |
| 4.3 催化剂协同流场抑制结焦机理研究 |
| 4.4 NiO与 CO_3O_4 改性的区别以及对催化剂的评价 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 电场引发等离子体清洗除焦过程研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验装置及实验方法 |
| 5.2.1 等离子体清洗实验装置的设计 |
| 5.2.2 等离子体的激发特性 |
| 5.3 等离子体清洗特性 |
| 5.3.1 清洗量的研究 |
| 5.3.2 拉曼光谱测试及气相产物分布 |
| 5.3.3 清洗表面的形貌特性及对金属基底的影响 |
| 5.3.4 基于发射光谱特性在线判断清洗状态的研究 |
| 5.4 清洗过程自由基机理分析 |
| 5.5 裂解结焦壁面的清洗及工程应用探讨 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）玉米秸秆组分分离与分级转化利用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 植物纤维原料概况 |
| 1.2.1 植物纤维原料分类 |
| 1.2.2 植物纤维原料组成 |
| 1.2.3 植物纤维原料的利用 |
| 1.3 植物纤维原料分离技术 |
| 1.3.1 植物纤维原料单一组分分离 |
| 1.3.1.1 纤维素的分离 |
| 1.3.1.2 半纤维素的分离 |
| 1.3.1.3 木质素的分离 |
| 1.3.2 植物纤维原料一体化分离技术 |
| 1.4 植物纤维原料预处理技术 |
| 1.4.1 物理法预处理 |
| 1.4.2 热法预处理 |
| 1.4.3 化学法预处理 |
| 1.4.4 生物法预处理 |
| 1.5 植物纤维原料组分的转化与利用 |
| 1.5.1 纤维素的转化与利用 |
| 1.5.2 半纤维素的转化与利用 |
| 1.5.3 木质素的转化与利用 |
| 1.6 论文选题目的、意义及研究内容 |
| 1.6.1 本论文选题目的和意义 |
| 1.6.2 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 亚临界CO_2辅助自水解实现生物质全组分的分步分离和利用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料和方法 |
| 2.2.1 材料与仪器 |
| 2.2.1.1 实验试剂 |
| 2.2.1.2 实验原料 |
| 2.2.1.3 实验仪器 |
| 2.2.2 实验方法 |
| 2.2.2.1 玉米秸秆的亚临界CO_2辅助自水解 |
| 2.2.2.2 亚临界CO_2辅助自水解处理液中寡聚糖总量的测定 |
| 2.2.2.3 亚临界CO_2辅助自水解残渣的酶解糖化 |
| 2.2.3 分析方法 |
| 2.2.3.1 离子色谱测定单糖含量 |
| 2.2.3.2 高效液相色谱(HPLC)测定寡聚糖等降解产物含量 |
| 2.2.3.3 亚临界CO_2辅助自水解处理液中碳水化合物结构的表征 |
| 2.2.3.4 玉米秸秆原料、亚临界CO_2辅助自水解残渣及其酶解残渣的表征 |
| 2.2.3.4.1 组分分析 |
| 2.2.3.4.2 结晶度分析 |
| 2.2.3.4.3 红外分析 |
| 2.2.3.4.4 扫描电镜分析 |
| 2.2.3.4.5 热重分析 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 亚临界CO_2辅助自水解处理液组成分析 |
| 2.3.2 亚临界CO_2辅助自水解处理残渣组成分析 |
| 2.3.3 玉米秸秆亚临界CO_2辅助自水解后残渣的酶解利用 |
| 2.3.4 处理液中寡聚糖、玉米秸秆原料、处理后残渣及酶解残渣的表征 |
| 2.3.4.1 寡聚糖结构分析 |
| 2.3.4.2 结晶度分析 |
| 2.3.4.3 红外分析 |
| 2.3.4.4 扫描电镜分析 |
| 2.3.4.5 热重分析 |
| 2.3.4.6 最优条件下的物料平衡计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 乳酸协同低共熔溶剂处理实现生物质全组分的分步分离和利用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料和方法 |
| 3.2.1 材料与仪器 |
| 3.2.1.1 实验试剂 |
| 3.2.1.2 实验原料 |
| 3.2.1.3 实验仪器 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.2.2.1 单一乳酸处理 |
| 3.2.2.2 制备低共熔溶剂及其协同处理 |
| 3.2.2.3 单一乳酸处理液中寡聚糖总量的测定 |
| 3.2.2.4 乳酸及低共熔溶剂协同处理后残渣的酶解糖化 |
| 3.2.3 分析方法 |
| 3.2.3.1 离子色谱测定单糖含量 |
| 3.2.3.2 高效液相色谱(HPLC)测定寡聚糖等降解产物含量 |
| 3.2.3.3 玉米秸秆原料、乳酸及低共熔溶剂协同处理残渣及酶解残渣的表征 |
| 3.2.3.3.1 组分分析 |
| 3.2.3.3.2 结晶度分析 |
| 3.2.3.3.3 红外分析 |
| 3.2.3.3.4 扫描电镜分析 |
| 3.2.3.3.5 热重分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 单一乳酸处理残渣组成分析 |
| 3.3.2 单一乳酸处理的处理液组成分析 |
| 3.3.3 低共熔溶剂协同处理 |
| 3.3.4 单一乳酸处理后残渣的酶解利用 |
| 3.3.5 低共熔溶剂协同处理后固体残渣的酶解利用 |
| 3.3.6 玉米秸秆原料、单一及协同处理后残渣及酶解残渣的表征 |
| 3.3.6.1 结晶度分析 |
| 3.3.6.2 红外分析 |
| 3.3.6.3 扫描电镜分析 |
| 3.3.6.4 热重分析 |
| 3.3.6.5 最优条件下的物料平衡计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 可发酵葡萄糖高附加值利用制备功能性葡寡糖的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料和方法 |
| 4.2.1 材料与仪器 |
| 4.2.1.1 实验试剂 |
| 4.2.1.2 实验原料 |
| 4.2.1.3 实验仪器 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.2.3 分析方法 |
| 4.2.3.1 葡寡糖制备最优工艺的探索 |
| 4.2.3.2 葡寡糖前驱体中副产物的追踪 |
| 4.2.3.3 葡寡糖前驱体中葡寡糖组成和结构的表征 |
| 4.2.3.3.1 组成分析 |
| 4.2.3.3.2 分子量及其分布分析 |
| 4.2.3.3.3 红外分析 |
| 4.2.3.3.4 超高压液相色谱-高分辨质谱分析 |
| 4.2.3.3.5 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析 |
| 4.2.3.3.6 核磁分析 |
| 4.2.3.3.7 热重分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 “一步法”快速热转化制备葡寡糖的最佳工艺探索 |
| 4.3.1.1 反应时间和反应温度对葡寡糖制备的影响 |
| 4.3.1.2 骤冷方式对葡寡糖制备的影响 |
| 4.3.2 葡寡糖前驱体中副产物的跟踪 |
| 4.3.2.1 不同反应阶段副产物的跟踪 |
| 4.3.2.2 骤冷方式对葡寡糖制备过程中主要副产物的影响 |
| 4.3.2.3 葡寡糖前驱体中未知副产物的推断 |
| 4.3.3 最优条件下葡寡糖前驱体的组成和结构的表征 |
| 4.3.3.1 葡寡糖前驱体的组成分析 |
| 4.3.3.2 葡寡糖前驱体的分子量分布分析 |
| 4.3.3.3 葡寡糖前驱体的红外分析 |
| 4.3.3.4 葡寡糖前驱体的核磁分析 |
| 4.3.3.5 葡寡糖前驱体的热重分析 |
| 4.3.4 快速热转化体系中可发酵葡萄糖转化为葡寡糖的主要路径 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 可发酵木糖高附加值利用制备功能性木寡糖的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料和方法 |
| 5.2.1 材料与仪器 |
| 5.2.1.1 实验试剂 |
| 5.2.1.2 实验原料 |
| 5.2.1.3 实验仪器 |
| 5.2.2 实验方法 |
| 5.2.3 分析方法 |
| 5.2.3.1 木寡糖制备最优工艺的探索 |
| 5.2.3.2 木寡糖前驱体中副产物的追踪 |
| 5.2.3.3 木寡糖前驱体中木寡糖组成和结构的表征 |
| 5.2.3.3.1 组成分析 |
| 5.2.3.3.2 分子量及其分布分析 |
| 5.2.3.3.3 红外分析 |
| 5.2.3.3.4 超高压液相色谱-高分辨质谱分析 |
| 5.2.3.3.5 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析 |
| 5.2.3.3.6 核磁分析 |
| 5.2.3.3.7 热重分析 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 “一步法”快速热转化制备木寡糖的最佳工艺探索 |
| 5.3.1.1 反应时间和反应温度对木寡糖制备的影响 |
| 5.3.1.2 骤冷方式对木寡糖制备的影响 |
| 5.3.2 木寡糖前驱体中副产物的跟踪 |
| 5.3.2.1 不同反应阶段副产物的跟踪 |
| 5.3.2.2 骤冷方式对木寡糖制备过程中主要副产物的影响 |
| 5.3.2.3 木寡糖前驱体中未知副产物的推断 |
| 5.3.3 最优条件下木寡糖前驱体的组成和结构的表征 |
| 5.3.3.1 木寡糖前驱体的组成分析 |
| 5.3.3.2 木寡糖前驱体的分子量分布分析 |
| 5.3.3.3 木寡糖前驱体的红外分析 |
| 5.3.3.4 木寡糖前驱体的核磁分析 |
| 5.3.3.5 木寡糖前驱体的热重分析 |
| 5.3.4 快速热转化体系中可发酵木糖转化为木寡糖的主要路径 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 酶解木质素和溶剂抽提木质素的对比和热解特性的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料和方法 |
| 6.2.1 材料与仪器 |
| 6.2.1.1 实验试剂 |
| 6.2.1.2 实验原料 |
| 6.2.1.3 实验仪器 |
| 6.2.2 实验方法 |
| 6.2.2.1 低共熔溶剂抽提木质素的制备 |
| 6.2.2.2 几种新型绿色工艺酶水解木质素的制备 |
| 6.2.3 分析方法 |
| 6.2.3.1 木质素的化学成分和元素分析 |
| 6.2.3.2 木质素的分子量分布分析 |
| 6.2.3.3 木质素的红外分析 |
| 6.2.3.4 木质素的31P-NMR分析 |
| 6.2.3.5 木质素的1H,2D-HSQC NMR分析 |
| 6.2.3.6 木质素的热重分析 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 酶水解木质素和低共熔溶剂抽提木质素的得率和纯度对比 |
| 6.3.2 酶水解木质素和低共熔溶剂抽提木质素的化学成分对比 |
| 6.3.3 酶水解木质素和低共熔溶剂抽提木质素的元素分析对比 |
| 6.3.4 酶水解木质素和低共熔溶剂抽提木质素的分子量分布分析对比 |
| 6.3.5 酶水解木质素和低共熔溶剂抽提木质素的结构分析 |
| 6.3.5.1 红外分析对比 |
| 6.3.5.2 ~(31)PNMR对比 |
| 6.3.5.3 ~1HNMR对比 |
| 6.3.5.4 2D HSQC NMR对比 |
| 6.3.6 酶水解木质素和低共熔溶剂抽提木质素的热失重分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）离子传导强化的非贵金属催化剂及其燃料电池研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池简介 |
| 1.2.1 燃料电池发展史 |
| 1.2.2 燃料电池分类 |
| 1.3 质子交换膜燃料电池 |
| 1.3.1 质子交换膜燃料电池基本原理和结构 |
| 1.3.2 质子交换膜燃料电池面临的主要问题 |
| 1.4 酸碱环境对质子交换膜燃料电池的影响 |
| 1.4.1 酸性和碱性电解质中的氧还原反应(ORR)行为 |
| 1.4.2 阴极催化剂在酸碱介质中性能差异 |
| 1.5 直接硼氢化钠燃料电池(DBFC) |
| 1.6 直接肼燃料电池(DHFC) |
| 1.6.1 阴极催化反应 |
| 1.6.2 阳极催化反应 |
| 1.7 燃料电池氧还原反应 |
| 1.7.1 燃料电池氧还原反应机理 |
| 1.7.2 氧还原反应的氧吸附模式 |
| 1.8 燃料电池阴极催化剂研究 |
| 1.8.1 金属催化剂 |
| 1.8.2 金属氧化物 |
| 1.8.3 过渡金属大环化合物 |
| 1.8.4 金属有机骨架(MOFs)催化剂 |
| 1.8.5 非大环类M-N/C催化剂 |
| 1.9 影响M-N/C催化剂性能的因素 |
| 1.9.1 金属前驱体 |
| 1.9.2 氮源 |
| 1.9.3 碳载体 |
| 1.9.4 热处理条件 |
| 1.10 燃料电池离子传导 |
| 1.10.1 质子交换膜燃料电池的离子传导 |
| 1.10.2 碱性燃料电池(AFC)的离子传导 |
| 1.10.3 直接硼氢化钠燃料电池和直接肼燃料电池的离子传导 |
| 1.11 本文的研究背景和拟研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 催化剂的合成 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 M-N型催化剂前驱体合成 |
| 2.1.3 具大孔碳载体的M-N/C型催化剂的制备 |
| 2.2 材料的表征 |
| 2.2.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.4 比表面积测试 |
| 2.2.5 热重分析(TGA) |
| 2.2.6 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR) |
| 2.2.7 拉曼光谱(Raman) |
| 2.2.8 电子顺磁共振波谱(EPR) |
| 2.2.9 核磁共振光谱(NMR) |
| 2.2.10 透射电镜(TEM) |
| 2.2.11 近边X射线吸收精细结构分析(XANES) |
| 2.3 材料的电化学性能测试方法 |
| 2.3.1 循环伏安法测试(CV) |
| 2.3.2 旋转圆盘电极测试(RDE) |
| 2.3.3 燃料电池测试 |
| 第三章 M-N/C型催化剂的构效关系 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 大孔碳合成工艺对催化剂性能的影响 |
| 3.2.1 溶剂挥发法制备大孔碳催化剂 |
| 3.2.2 喷雾干燥法制备大孔碳催化剂 |
| 3.2.3 不同碳载体的M-N/C型催化剂的结构表征 |
| 3.2.4 热处理对催化剂性能的影响 |
| 3.3 金属源的作用 |
| 3.3.1 过渡金属阳离子的影响 |
| 3.3.2 阴离子的影响 |
| 3.4 氮源的影响 |
| 3.4.1 Co-Pyrrole/MPC催化剂 |
| 3.4.2 Co-Imidazole/MPC催化剂 |
| 3.4.3 Co-Triazole/MPC催化剂 |
| 3.4.4 催化剂性能对比 |
| 3.5 催化中心前驱结构影响因素 |
| 3.5.1 吡咯的作用 |
| 3.5.2 葡萄糖的作用 |
| 3.5.3 活性位结构 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 离子传导强化的电极反应 |
| 4.1 阳离子传导强化作用 |
| 4.1.1 催化剂层的制备 |
| 4.1.2 阴极离子传导强化 |
| 4.1.3 阴极催化剂表征 |
| 4.1.4 电化学分析 |
| 4.2 阴离子传导强化作用 |
| 4.2.1 电极的制备 |
| 4.2.2 阳极中阴离子交换树脂的作用 |
| 4.2.3 阴极中阴离子交换树脂的作用 |
| 4.2.4 阴离子交换树脂对电池性能的影响 |
| 4.3 离子交换膜对离子传导的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 离子传导关键因素的作用 |
| 5.1 直接硼氢化钠燃料电池 |
| 5.1.1 工作温度对DBFC性能的影响 |
| 5.1.2 阴极催化剂载量对DBFC性能的影响 |
| 5.1.3 燃料浓度对DBFC性能的影响 |
| 5.2 直接肼燃料电池 |
| 5.2.1 直接肼燃料电池工作原理 |
| 5.2.2 工作温度对DHFC性能的影响 |
| 5.2.3 燃料浓度对DHFC性能的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 本文的主要创新成果 |
| 6.3 本文存在的不足和展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间取得的学术成果 |
四、几种新型黑色固体燃料制备技术（论文参考文献）
- [1]基于氮掺杂多孔碳材料构筑的高性能酯交换反应催化剂[D]. 孙赫. 吉林大学, 2021(01)
- [2]基于晶态多孔材料的离子传导性能研究[D]. 武珍珍. 山西大学, 2021(01)
- [3]多酸基晶态质子导电材料的设计与合成[D]. 张姗. 东北师范大学, 2021
- [4]可见光响应半导体异质结复合材料的制备及光/光电催化分解水性能研究[D]. 魏婷婷. 东北师范大学, 2021(09)
- [5]生物质制备呋喃类化合物及其衍生物二酸的研究[D]. 杨涛. 中国科学技术大学, 2021
- [6]燃料电池新型氧还原均相催化体系的构建及局部微区阻抗表征技术的开发[D]. 王晓江. 浙江大学, 2021(01)
- [7]光化学合成原子级和纳米级铂基催化剂的电催化性能研究[D]. 李灿. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [8]改性的HZSM-5催化剂抑制正癸烷结焦及等离子体除焦研究[D]. 龙琳. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [9]玉米秸秆组分分离与分级转化利用研究[D]. 刘霄. 华南理工大学, 2020
- [10]离子传导强化的非贵金属催化剂及其燃料电池研究[D]. 陈玥晗. 浙江大学, 2020(05)