高比表面积活性炭表面改性对其还原氧气性能的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着全球能源危机的不断加剧，发展高效的新能源已成为人类可持续发展的必然要求。

燃料电池，作为一种直接将物质的化学能转化为电能的电化学发电装置，具有巨大的应用潜力，其电极材料是决定燃料电池性能的关键。

炭材料是燃料电池的常用电极材料，它主要用作负极材料，起着催化氧气还原的作用。

2. 国内外研究现状分析

由于常用的还原氧气用的pt基催化剂成本较高，且易受到ch3oh跨界效应和co中毒等因素的影响而导致其催化效率下降。

因此，发展一种同时具有良好催化活性、稳定性且成本低廉的催化剂以替代pt基催化剂，具有重要的现实意义。

其中，杂原子掺杂碳催化剂有较高的氧还原反应催化活性和耐甲醇渗透性，被认为是可替代铂基催化剂的燃料电池新催化剂。

3. 研究的基本内容与计划

(一)研究内容（1）活性炭表面改性利用已有的技术和知识，通过改性，在活性炭表面引入含氮官能团和含磷官能团，采用氮气吸附、酸碱滴定、元素分析、ftir和xps等方法表征活性炭的孔隙结构以及表面官能团种类和数量。

（2）活性炭的催化氧气还原能力采用电化学分析方法，研究高比表面积改性前后的催化还原氧气能力，分析活性炭不同表面官能团对催化氧气还原能力的影响规律。

为制备出高性能的燃料电池负极材料提供依据。

4. 研究创新点

杂原子掺杂碳催化剂有着较高的氧还原反应催化活性，且与Pt基催化剂相比，有着较高的耐甲醇渗透性且价格低廉的优点，投入商业燃料电池的使用中，可以显著减低燃料电池的成本。