改性壳聚糖金属螯合物的制备与氧还原电催化性能研究

摘要

铝-空气燃料电池以燃料铝来源丰富、价格低廉、储存、携带方便而成为近年的研究热点。它利用铝作为阳极，氧作为空气电极阴极活性物质，发生还原反应。 本文对空气电极催化剂的研究进展和壳聚糖及其衍生物的Schiff碱在催化方面的应用等方面进行了综述。利用壳聚糖高分子中含有大量的羟基和氨基，合成了壳聚糖缩水杨醛和呋喃甲醛改性树脂(SCS和FCS)高分子Schiff碱，并在不同介质下使其与过渡金属离子螯合，得到相应的壳聚糖改性金属螯合物，并以此作为空气电极的催化剂。这种高分子Schiff碱作为氧还原电催化剂的研究尚未见文献报道。 改性壳聚糖的合成条件：壳聚糖缩水杨醛Schiff碱(SCS)：溶胀温度为65℃，反应物配比n<,壳聚糖单元>／n<,水杨醛>=1／4，溶液pH值为4.2，反应时间为4h；壳聚糖缩呋喃甲醛Schiff碱(FCS)：溶胀温度为65℃，反应物配比n<,壳聚糖单元>／n<,呋喃甲醛>=1／4，溶液pH值为4.2，反应时间为5h。 分别合成了水杨醛和呋喃甲醛改性壳聚糖金属Co<'2+>、Ni<'2+>离子的螯合物，并探讨介质种类、酸度、金属离子浓度和螯合时间对水杨醛改性壳聚糖树脂螯合金属离子能力的影响。结果表明：Co<'2+>、Ni<'2+>以NH<,4>NO<,3>水溶液为溶剂，pH值分别在约为6和6.5时，反应时间为12h，螯合能力最佳；并对合成产物结构进行了IR及XPS分析。 研究了水杨醛和呋喃甲醛改性壳聚糖金属Co<'2+>、Ni<'2+>离子的螯合物对氧还原反应的电催化性能，并研究了催化活性与热处理温度的关系，发现热处理使螯合物对氧还原的催化活性提高，650℃热处理的水杨醛改性壳聚糖金属螯合物对氧还原催化活性最高，XPS分析表明，其活性位主要为含Me-N，N，O，O结构的物质。900℃热处理的呋喃甲醛改性壳聚糖金属螯合物对氧还原催化活性最高，XPS分析表明，其活性位主要为相应金属原子族化合物。

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

第二章改性壳聚糖及金属螯合物的制备和表征

第三章改性壳聚糖金属螯合物电催化剂性能的研究

第四章结论

参考文献

致谢

本人在攻读硕士学位期间发表的论文