高效氧还原催化剂Fe-N-C纳米材料制备及化学性能研究开题报告

全文总字数：7977字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的

针对氧还原商业化催化剂pt/c存在的稳定性差、容易一氧化碳/甲醇中毒、pt价格昂贵等问题，设计一种具有丰富催化活性位点的fe-n-c催化剂，替代商业化pt/c电催化剂在氧还原中的应用，实现一种高催化活性、高稳定性和廉价的氧还原电催化剂．

1.2 研究意义

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:合成一维结构酚醛树脂纳米纤维，并利用酚醛树脂纳米纤维表面丰富的含氧官能团吸附fe离子．

材料表征:恒温水浴槽等纳米电极材料合成设备，扫描电子显微镜（jsm-7100f）、透射电子显微镜（jem-1400flash）、二维面探原位x射线衍射仪（d8 discover， bruker）、比表面及孔隙度测定仪（tristar ii， micromeritics），tg-dsc联用仪（sta 449f5）、旋转圆盘电极、手套箱、电化学工作站（autolab pgstat30，chi760e）．

3. 研究计划与安排

第1－3周:查阅相关文献资料，完成英文翻译．明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备．确定技术方案，并完成开题报告．

第4－8周:按照设计方案，利用水热法和冷冻-干燥法等制备fe基纳米材料，并通过采取控制变量的方法，在保证其他条件完全相同的条件下，通过调控表面活性剂浓度和反应时间等，完成对材料形貌的调控．并采取穆斯堡尔谱、bet、非原位xrd、sem、tem等先进表征技术来确定该结构的形貌特征、化学组成、物相以及结构等基本性质．

第9－12周:将制备得到的fe基催化材料组装成三电极体系以及锌空气电池进行电催化性能测试，分析计算电子转移数、h₂o₂产率、最大功率密度和能量密度等若干电化学参数，探究fe基材料电催化性能．

4. 参考文献（12篇以上）

[1]li j k, ghoshal s, liangw t, et al. structural and mechanistic basis for the high activity of fe-n-ccatalysts toward oxygen reduction [j]. energy environmental science,2016, 9(7): 2418-2432.

[2]wang x j, zhang h g, linh h, et al. directly converting fe-doped metal organic frameworks into highlyactive and stable fe-n-c catalysts for oxygen reduction in acid [j]. nanoenergy, 2016, 25:110-119.

[3]liu j, jin z, wang x, etal. recent advances in active sites identification and regulation of m-n/c electro-catalyststowards orr [j]. science china-chemistry, 2019, 62(6): 669-683.