掺氮聚合物碳纳米管的制备及电化学性能的探究

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本文以降低燃料电池催化剂的原材料成本为前提,以提高燃料电池的电化学性能为目地,选取聚丙烯腈(PAN)和聚乙二醇(PEG)两种聚合物为原料,使用阳极氧化铝(AAO)模板的溶液浸润法制备了聚合物纳米管,并且对其进行了碳化和氮元素的掺杂,得到了一种有利于氧气还原的传质过程进行的大孔径结构的掺氮聚合物碳纳米管材料。对得到的产物用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、粉末X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱分析(XPS)等进行了表征。  SEM和TEM测试表明,制得的聚合物碳纳米管的孔径在200 nm左右,碳化过程中较好的保持住了材料的形貌;通过对电性能的测试了解到,这种结构对电化学性能有了大大的提高。并且在碳化的过程中,通过创造一个具体的气氛氛围,对材料进行了元素的掺杂,N元素的掺杂在电化学性能方面也有很好地表现。而XPS结果显示纳米管结构有利于氮元素的掺杂。另外,通过比较发现,在动力学电流密度、抗甲醇腐蚀性和稳定性方面掺氮的聚合物碳纳米管比Pt/C催化剂具有更好的表现。
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