基于碳点的组装体的设计合成及其在电催化甲醇氧化与水蒸发中的应用

发布时间：2024-02-20 03:58

　　全球能源危机和清洁水短缺是现代社会面临的两个严峻的挑战,致使科学家们努力寻求高效的能源转换方式和净化水技术。其中,直接甲醇燃料电池(DMFC)由于使用便携的液体甲醇为燃料,具有无污染、低温可操作、能量密度高等特点,拥有广阔的应用前景。贵金属铂被认为是电催化甲醇氧化高效的电催化剂,但铂基催化剂价格昂贵、易被表面吸附的中间碳质物质毒化等特点限制了它们的应用。因此,减少铂金属含量或发展可替代的高效、廉价的催化剂是可行的解决方案。此外,太阳能是一种天然丰富且可持续的能源,是可再生技术发展中最具潜力的自然资源。太阳能驱动界面水蒸发的研究集中于对界面水进行局部加热以产生蒸汽,使其在海水淡化、废水处理、发电等领域已取得重大进展。但是,目前大多数蒸发器仍然需要昂贵的前驱体,复杂的制造工艺,极大地限制了其商业化发展。在这种情况下,开发低成本,可规模化生产且便于携带的蒸发器,同时要求其能实现良好的太阳光吸收、高效的热管理和具有便于水传输和蒸汽逃逸的结构极富挑战性。本工作中,基于碳点表面含有丰富的官能团,具有较好的光吸收能力等特点,设计并合成了基于碳点(CDs)的复合物,并探究其在储能与转化装置中的作用,为...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 直接甲醇燃料电池概述
    1.3 Pt基材料电催化甲醇氧化机理
    1.4 电催化甲醇氧化反应的研究现状
        1.4.1 Pt基复合催化剂
        1.4.2 非Pt基催化剂
        1.4.3 载体的作用
    1.5 太阳光驱动水蒸发概述
    1.6 局域热水蒸发器的研究进展
        1.6.1 金属光热材料
        1.6.2 碳基光热材料
        1.6.3 聚合物光热材料
    1.7 碳点概述
    1.8 本课题的立题依据及主要工作
    参考文献
第二章 Pt-CoOOH-CDs/C复合物用于电催化甲醇氧化反应
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂
        2.2.2 碳点的合成
        2.2.3 CoOOH-CDs,CoOOH以及H₂O₂-CDs的合成
        2.2.4 Pt-CoOOH-CDs/C催化剂的合成
        2.2.5 表征
        2.2.6 电化学测试
        2.2.7 CO吸附/脱附实验
    2.3 结果和讨论
        2.3.1 Pt-CoOOH-CDs复合催化剂的结构表征
        2.3.2 电化学测试
    2.4 小结
    参考文献
第三章 PVA-rCDs微凝胶用于局域热水蒸发
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 CDs和rCDs的合成
        3.2.3 PVA和PVA-rCDs微凝胶的合成
        3.2.4 PVA和PVA-rCDs块体水凝胶的合成
        3.2.5 蒸发器的制备
        3.2.6 太阳光驱动水蒸发的评估
        3.2.7 人工海水的制备
        3.2.8 导热系数测量
        3.2.9 水传输实验
        3.2.10 材料表征
        3.2.11 理论计算
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 PVA-rCDs微凝胶的组成与结构
        3.3.2 蒸发器的光热性质与水蒸发性质
        3.3.3 水蒸发性质的机理探究
        3.3.4 脱盐实验
        3.3.5 水传输实验
    3.4 小结
    参考文献
第四章 碳点组装体用于局域热水蒸发
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 碳点的合成
        4.2.2 蒸发器的制备
        4.2.3 蒸发性质的评估
        4.2.4 表征
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 碳点基组装体的结构表征
        4.3.2 碳点基组装体的光热性质与水蒸发性质
    4.4 小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢



本文编号：3903806