N-RGO NiCo2O4复合材料的制备及电催化性能研究概要1.doc

CQWU/JL/JWB/ZY012-14 毕业论文(设计)开题报告 学　　院： 材料与化工学院 年　　级： 2011级 专业(班）： 化学（师范）1班 学　　号： 201104034018 学生姓名： 曹 星 指导教师： 李忠彬 田亮亮 论文题目：N-RGO/NiCo2O4复合材料的 制备及电催化性能研究 2015 年 1月 15日 重庆文理学院本科毕业论文（设计）开题报告 论文题目 N-RGO/NiCo2O4复合材料的制备及电催化性能研究2011级 开题日期 2015.01.15 学 号 201104034018 姓 名 曹 星 指导教师 李忠彬 田亮亮 选题目的和意义： 随着社会经济的不断发展，能源和环境问题日趋突出。为了实现社会和国民经济的可持续发展，寻找、开发新的绿色能源势在必行。燃料电池(FuelCell)作为一种新型的能量转换装置，可以不通过燃烧而直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效(50%-70%)、环境友好地转化为电能，是理想的能源利用方式，也是21世纪首选的最为环保、洁净、高效、可靠的发电技术。发展燃料电池对于改善环境，实施能源可持续发展具有重要意义。燃料电池因具有高效、环保、燃料来源广及可靠性高、适应能力强等优点成为各国研究的热点。 燃料电池的发电原理与化学电源一样，主要包含四个主要部件:涂覆了电催化剂的阴极和阳极、阴阳极之间的电解质隔膜和集流板。工作时，电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料，阴极催化氧化剂；导电离子在阴阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路作功并构成电的回路。电极催化剂是燃料电池的核心部分，它具有加速电化学电极反应和抑制副反应的作用，性能良好的催化剂尤为重要，它决定着燃料电池的能量输出效率、运行寿命和成本，如不使用催化剂，电池的电压效率及电池输出效率损失较大。因此，燃料电池电极上的催化剂材料(包括金属纳米粒子催化剂和催化剂载体)作为催化反应的活性中心，它性能的优劣直接影响着燃料电池的工作性能和转换效率。近年来，阳极催化剂已成为燃料电池研究领域最为重要的课题之一，阳极催化剂除了具有阴极催化剂的性能，还应具有抗中毒的能力，研究工作集中在两方面：一是通过改进催化剂制备技术来提高催化剂性能；二是通过添加促进剂来改善催化剂的性能。为了提高燃料电池的核心竞争力，使其得到更为广泛的应用，研究开发出一种具有低成本、高催化性能、高稳定性的新型催化剂材料十分有必要。 本课题中，将用水热法制备N-RGO/NiCo2O4复合材料GO对产物的影响。用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)来检测催化剂纳米颗粒的形貌及结构； 制备NiCo2O4/N-rGO修饰电极 研究方法： （1）制备 水热法水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。 电化学 ①循环伏安法(CV)：循环伏安法是最常用的电化学表征，是一种控制电位的暂态研究方法。它的原理恒电位仪加在工作电极与参比电极间的电位线性变化，从而可以检测溶液内发生的电化学反应与电极电位的关系。实验所用的循环伏安测试在三电极体系内进行，工作电极为玻碳电极，对电极为，参比电极为饱和甘汞电。 计时电流(CA)：在静止的电极上和未加搅拌的溶液中，向工作电极施加一个大的阶跃电位（从一个无法拉第反应发生的电位跃至电极的表面电活性组分有效的趋于零的电位），记录电位阶跃下电极电流随时间的变化关系的方法。稳定性以及抗燃料电池毒性试验用计时电流法(i-t)来评估。 关键问题： 制备电催化剂N-RGO/NiCo2O4的过程影响电极催化剂性能和效率的高低，要注意控制好各个环节，如GO的分散时间要控制好，水热过程做好温度、时间的控制等； 燃料电池中广泛采用的用于氢氧质子交换膜燃料电池中的Nafion膜的滴入也非常重要，注意样品在电极上不掉落。 调研计划及主要参考文献 研究与写作计划： 2014年12月：下达任务，收集资料，制定计划，准备开题；2015年1月：开题，并开始筛选资料；2015年3月：提交论文初稿，审稿，修改；2015年4月：论文定稿，准备答辩。 Brodd R J. What are batteries, fuel cells, and supercapacitors? [J].Chem. Rev, 2004, 104(10): 4245-426