模擬生物酶直接甲醇燃料電池催化劑制備及膜電極性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)以其高效、高能量密度、低排放和燃料儲運及補充方便等特點被認為是適應未來能源和環(huán)境要求的理想動力電源和便攜式電源,所以DMFC的開發(fā)研究成為能源界研究的熱點.通過近二十年的研究,DMFC發(fā)電技術已經取得了重大進展,但是,其商業(yè)化還有一些關鍵技術需要解決,如高效、價廉的燃料電池催化劑制備,高質子導電且能阻止甲醇透過的膜.該文在新型非鉑系、耐甲醇催化劑方面進行了新的嘗試.以分子工程原理和模擬生物酶的方法,在研究

2、酶的結構和催化活性中心的基礎上,以卟啉、酞菁為模型化合物進行了DMFC催化劑的分子設計.利用擴展休科爾分子軌道理論對設計的催化劑進行了計算,對其催化分子氧還原的可行性進行了論證.利用混合溶劑法合成了22種卟啉化合物,其中4種未見報道.以固相合成法和以過渡金屬離子為模板進行了金屬卟啉配合物的合成研究,合成了65種卟啉配合物.其中40℃以上卟啉配合物的固相合成、模板法合成卟啉配合物和1 5種取代噻酚基卟啉配合物未見文獻報道.以煤油為溶劑,苯

3、酐-尿素法合成了設計的26種單環(huán)和雙環(huán)聚合的酞菁配合物.利用元素分析、UV-Vis、IR、1H NMR等數據對設計合成的卟啉、酞菁類模型化合物的結構進行了表征.通過TG-DTA研究了配合物的熱穩(wěn)定性和熱分解性能.用EPR研究了配合物的順磁性.利用非水溶液的CV研究了配合物的電化學性質.對合成的模型化合物與活性炭的固載(物理吸附)和固載后催化劑的活化工藝進行了研究.對制備出的催化劑利用RDE進行了電催化活性測試,利用XPS、XRD、SEM