雙金屬氮摻雜碳復合材料的制備及其氧氣還原析出催化性能的開題報告

雙金屬氮摻雜碳復合材料的制備及其氧氣還原析出催化性能的開題報告題目：雙金屬氮摻雜碳復合材料的制備及其氧氣還原析出催化性能的研究一、研究背景隨著人口的不斷增加和工業(yè)化進程的加快，石化能源的需求也不斷增加。而傳統(tǒng)燃燒過程會產(chǎn)生大量的二氧化碳等有害氣體，給環(huán)境帶來巨大的壓力。因此，開發(fā)替代燃料以及燃燒效率更高的清潔能源已經(jīng)成為了全球關注的焦點之一。氫燃料電池作為未來清潔能源的重要代表，具有能量密度高，環(huán)境友好等諸多優(yōu)點，受到了廣泛的關注和研究。然而氫燃料電池的核心是氧氣還原反應（ORR），由于ORR本身的緩慢反應速率，因此需要利用催化劑來提高反應速率。目前常用的Pt/C催化劑雖然具有較好的催化性能，但成本高昂，限制了氫燃料電池的廣泛應用。因此，尋找新型催化劑成為了提高氫燃料電池性能的關鍵。其中，雜化納米材料因為其結構的多樣性以及較高的比表面積等特點具有優(yōu)異的應用前景。二、研究內容本研究旨在制備雙金屬氮摻雜碳復合材料，并探究其在氧氣還原反應中的催化性能。1.制備雙金屬氮摻雜碳復合材料采用簡單的熱處理法制備雙金屬氮摻雜碳復合材料。以金屬有機框架材料（MOFs）作為前驅體，經(jīng)過一系列的碳化，離子交換，氮摻雜等步驟，最終制備出復雜的雙金屬氮摻雜碳復合材料。2.評價雙金屬氮摻雜碳復合材料的催化性能將所制備的雙金屬氮摻雜碳復合材料應用于氧氣還原反應中，通過電化學性能測試和結構表征等多種方法，評價其在氧氣還原反應中的催化性能，如反應活性，壽命等指標。三、研究意義本研究將探究新型催化劑雙金屬氮摻雜碳復合材料的綜合性能，為開發(fā)更高效的氫燃料電池催化劑提供了一種新思路。同時，合理利用廢舊材料和節(jié)約資源的理念，也為環(huán)境保護做出了積極貢獻。四、研究方法及路線1.材料合成利用MIL-101為前驅體，采用模板法制備出無定形Mo2C-N/C和Mo2NiN/N-C兩種材料，之后將其進行碳化/氮化得到Mo2C-CN/C和Mo2NiN-CN/C；通過實驗室內有成效的處理方法對Mo2C-CN/C材料進行復制得到Mo2NiNx-CN/C，從而制備出Mo2C-NiNx-CN/C多金屬氮摻雜碳納米材料。2.表征方法通過X射線光電子能譜（XPS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、恒電位電化學法（CV）、循環(huán)伏安法（CA）等多種表征技術，對材料結構和催化性能進行分析。3.實驗流程材料制備→表征及性質測試→評價催化性能→性能提升策略研究→材料應用示范五、預期結果本研究的預期結果為制備出具有優(yōu)異氧還原催化性能的Mo2C-NiNx-CN/C材料，取得相關催化