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    摘要分别采用水热-热解法制备同轴壳核结构的氮掺杂碳纳米管（N1-CNT），采用溶剂热合成-热解法制备碳纳米管复合金属有机骨架化合物(N2-CNT)。通过改变制备条件（如热解温度、升温速率、配比、是否预处理等）对制备工艺条件进行了探索。使用 TEM、XPS、XRD 等现代分析测试方法对制备的样品进行形貌和价态的表征，确定所制备催化剂的形貌和组成，以及氮元素结合态的分布。同时，对催化剂进行循环伏安法和旋转圆盘电极测试，确定其对氧还原反应（ORR）的电催化性能和反应过程中的电子转移机制。实验结果表明：碳纳米管（CNT）首先预处理，并以 10 ℃/min 的升温速率在 800 ℃进行热处理得到的同轴 N1-CNT 性能最佳；700 ℃处理 CNT 复合金属有机骨架 ZIF-8 得到的N2-CNT具有优越的电化学活性。42447
    毕业论文关键词  氮掺杂 碳纳米管 氧还原 氮结合态 电催化剂   
    Title      Investigation of preparation and electro catalytic properties of   nitrogen doped carbon nanotubes 
     Abstract The hydrothermal pyrolysis method was used to prepare coaxial core-shell structure of nitrogen doped carbon nanotube (N1-CNT) and the solvothermal synthesis- pyrolysis method was used to prepare metal  organic  framework-carbon nanotube  compound(N2-CNT)  separately. The preparation process conditions were explored by changing the preparation conditions (such as pyrolysis temperature, heating rate, ratio, and pretreatment and so on). TEM, XPS, XRD and other modern analytical methods were used to characterize the morphology and valence state of the prepared samples, by which  the morphology and composition of the catalysts and the distribution of the nitrogen element binding states were determined. At the same time, the catalyst was tested by cyclic voltammetry and rotating disk electrode, and the electro catalytic activity and electron transfer mechanism in the process of oxygen reduction reaction (ORR) were determined.  It is showed  in the experimental results that the carbon nanotube (CNT) first pre-treated, and with the heating rate of 10 ℃/min at 800 ℃  for heat treatment is comfired as a condition  to  obtain the  best  performance of coaxial N1-CNT;  700  ℃  processing CNT composite metal organic frameworks  ZIF-8  is determined  to  obtain excellent electrochemical activity of N2-CNT.   
    Keywords    nitrogen doped  carbon nanotube   oxygen reduction reaction   nitrogen binding state   electrocatalyst

    目次

    1绪论1

    11课题背景和意义1

    12国内外研究现状2

    13本论文的选题依据3

    14本课题的研究内容4

    2实验材料与方法6

    21实验试剂6

    22实验仪器6

    23材料学和电化学表征方法7

    231透射电子显微镜（TEM）7

    232X射线衍射（XRD）7

    233X射线光电子能谱（XPS）8

    234循环伏安法(CV)8

    235旋转圆盘电极（RDE）8

    3同轴壳核结构氮掺杂碳纳米管的制备及表征10

    31研究路线10

    32实验部分10

    321同轴壳核结构氮掺杂碳纳米管的制备10

    322表征方法11

    33结果与讨论11

    331实验结果11

    332TEM分析12

    333XPS分析12

    334CV分析14

    335RDE分析16

    4碳纳米管复合金属有机骨架化合物的制备及表征19

    41研究路线19

    42实验部分19

    421碳纳米管复合金属有机骨架化合物的制备19

    422表征方法20

    43结果与讨论20

    431实验结果20

    432XRD分析21

    433XPS分析21

    434CV分析22

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