热丝化学气相沉积掺硼金刚石薄膜作为氧还原反应催化剂

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenfengling
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
燃料电池是一种受到广泛关注的产电技术,具有清洁、环保、低排放等优点。但目前还未被工业广泛应用,其原因之一是燃料电池阴极的氧还原反应迟缓,动力学高度不可逆,需要催化剂催化反应。掺硼金刚石作为一种非金属催化剂,具有一定的催化性能,同时又可以保持金刚石的优异机械、热学和力学等性能,是很有前途的催化剂。但目前关于掺硼金刚石作为氧还原反应催化剂的机理研究以及影响因素研究并不全面。本文以掺硼金刚石中硼含量与石墨相含量对氧还原反应的影响为主要研究内容,展开了掺硼金刚石沉底的选择,掺硼金刚石催化剂的制备,硼含量的控制,石墨相含量的控制,形貌、结构、成分表征,以及电化学测试等的研究工作。采用热丝化学气相沉积法,在石墨片、钛片、硅片和硅粉上制备了金刚石薄膜。扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱分析发现石墨衬底上金刚石晶粒较完整,但X射线衍射和拉曼光谱分析很难将石墨衬底中的石墨相与金刚石薄膜中的石墨相区分。硅片衬底上金刚石晶粒完整,X射线衍射分析和拉曼光谱中金刚石峰较明显,但硅衬底导电性差。硅粉衬底上金刚石质量较差。以上衬底都不适合于本实验后续分析,而钛片衬底上金刚石质量较好,X射线衍射和拉曼光谱中金刚石峰明显,同时钛片导电性很好,适合于本实验后续测试分析。采用固体掺硼法,在钛片衬底上制备不同硼含量的掺硼金刚石薄膜。保持其他制备条件相同,硼含量通过改变硼源容器内径从而控制反应气氛中硼源浓度来控制。分析结果显示,金刚石中有原子级别的硼元素掺杂,随着硼源浓度的增加,掺硼金刚石晶粒尺寸逐渐减小,硼元素含量逐渐增加,金刚石(220)晶面比例下降,(111)晶面比例升高。氧还原反应电位没有明显变化,保持在-0.77 V附近,反应电流密度先增加后减小,这是由掺硼金刚石中的缺陷增加和台阶原子密度减小综合影响的结果。同时,计时电流测试显示出掺硼金刚石具有较好的耐久性和耐甲醇性。通过改变沉积气氛中碳源浓度比例(CH4/H2)来改变掺硼金刚石中石墨相含量,保持其他制备条件相同,得到石墨相含量不同的掺硼金刚石。测试结果显示,随着碳源浓度的增加,掺硼金刚石晶粒尺寸逐渐减小,晶界增加,石墨相含量增加。氧还原反应电流密度没有明显改变,反应电位随着石墨相含量的增加而向正向移动,这更加有利于反应的进行。综合分析可知,本实验最合适的衬底为钛片,掺硼金刚石中硼含量对氧还原反应催化反应中的电流密度有较大影响,石墨相含量对反应电位影响较大。掺硼金刚石在反应中有较好的耐久性,长时间反应性能稳定,同时抗甲醇毒化性好,很有希望成为氧还原反应的非金属催化剂。
其他文献
长久以来,我国建筑企业非常关注项目的质量与开展的进度,但往往忽视了对项目中税务风险的管控。由于建筑企业的项目数量众多,分布在各个地区,项目的周期长,相关财税人员知识
以应用型本科院校实验理工科的教材编写为例,分析了教材建设的必要性,指出了目前教材中存在的问题,并结合新编《数字电子技术实验》教材的特点,探讨了以教材为引导,学生动手
英语语音语调网络教学平台开发的目的是突出主要因子,客观、能动、有效地干预与控制英语语音语调的习得,使语音语调习得效果达到预期目标。在对英语语音语调网络教学平台进行需
本研究针对黄河流域旱作农田地表裸露,土壤疏松、水土流失严重及水分利用效率率低等问题,通过3年的田间试验和农户调研,把传统分析方法和现代分子生物学方法相结合,系统分析
<正> 住讨论大陆地区传统金属工艺美术之前,有几个问题需事先予以说明。中华民族的传统金工源远流长,涉及物质生活运用和精神生活习惯的诸多方面,而且品类繁多,技艺特点各不
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
【正】 论说文是生活中用途很广的一种文体,随着祖国四个现代化的建设进程,它在人们的日常学习工作中,越来越显得重要了。因而,自1977年全国恢复高考制以来,其中大部分的高考
油画笔触是油画本体语言美感的重要构成部分。文章首先通过对油画笔触在不同时期所具有的发展加以概述的方式,引入正文,然后又结合油画发展的实际情况,将油画笔触与中国绘画
我国大中城市在进入汽车时代的过程中,面临着交通系统通行能力相对滞后以及现代交通意识整体缺失等问题,导致交通拥堵问题日益突出。纵观国际发达城市,智能交通系统扮演了重