钙钛矿型含氮化合物电催化剂的制备及其性能研究-新能源材料专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 分类号 密 级 UDC 学校代码 10497 学 位 论 文 题 目 钙钛矿型含氮化合物电催化剂的制备及其性能研究 英 文 Preparation and properties of nitrogen-containing 题 目 perovskite catalysts 研究生姓名 徐 甜 指导教师姓名 潘牧 职称 教授 学位 博士 单位名称 材料复合新技术国家重点实验室 邮编 430070 申请学位级别 硕士 学科专业名称 新能源材料 论文提交日期 2014 年 05 月 论文答辩日期 2014 年 05 月 学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人 2014 年 5 月 独 创 性 声 明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位 论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认 可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会 公众提供信息服务。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵守此规定） 研究生（签名）： 导师（签名）： 武汉理 武汉理工大学硕士学位论文 摘 要 为了实现质子交换膜燃料电池的商业化，降低使用成本，非贵金属电催化 剂的研究成为了国内外研究的焦点，同时也取得了非常大的进展。 本文通过溶胶凝胶法 合成了 La0.7Sr0.3MnO3 钙钛矿纳米材料， 研究了 La0.7Sr0.3MnO3 钙钛矿纳米材料在 NH3 气氛中的稳定性。结果表明 La0.7Sr0.3MnO3 钙钛矿经过 NH3 气氛热处理后并不是发生了氮化，而是破坏原有的纯氧化物相， 发 生 分 解 ， 且 所 得 到 的 主 要 物 相 可 能 为 SrMnO2.694 ， MnO1-xNx ， (La0.7Sr0.3)2MnO4-δN（δ 0≤δ4）。而且 La0.7Sr0.3MnO3 在 NH3 气氛下发生热分解后， 其电化学性能也会出现明显地下降。 为此，本文选择对 NH3 气氛较稳定的 La2Zr2O7 烧绿石，并通过溶胶凝胶联 合氨解法成功地合成出了 N 掺杂 La2Zr2O7 化合物。XRD 结果表明 N 掺杂 La2Zr2O7 化合物并没有转化为实验所期望的钙钛矿型结构，而是保持了原始氧化物的烧 绿石型结构。其中掺杂 N 的含量约为 0.92 at.%，换算成化学计量式约为 La2Zr2O6.85N0.15。N 掺杂 La2Zr2O7 化合物的电化学性能相较于纯的 La2Zr2O7 氧化 物有所提高，起始电位相比于标准氢电极达到了 0.902 V，电化学稳定性也得到 了一定的提高。态密度泛函理论（DFT）计算结果表明，LaZrN2O 晶体的能带间 隙值为 1.812 eV，比文献中 La2Zr2O7 氧化物的能带间隙值小，说明掺杂氮之后， La2Zr2O7 氧化物的能带间隙会得到降低，这也许是其氧还原催化活性提高的一个 重要因素。 在钙钛矿型材料中，有机-金属钙钛矿近期得到了广泛关注，本文将传统溶 液法进行优化，成功地合成出了 CH3NH3PbI3 钙钛矿材料。热重（TG）结果表明 CH3NH3PbI3 钙钛矿在高温下很不稳定，超过 300 ℃时 CH3NH2I 会分解出来。而 且 CH3NH3PbI3 钙钛矿不会稳定存在于极性较强的溶剂中，尤其是在水中， CH3NH3PbI3 钙钛矿会完全分解，分解所得最终产物为 PbI2 和 I2 固体。 关键词：非贵金属催化剂，氮掺杂，钙钛矿型含氮化合物，氧还原反应 I Abstract In order to achieve the commercialization and reduce the cost of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), tremendous progress has been focused on the st