改性壳聚糖金属螯合物的合成及电催化性能研究

摘要

燃料电池以其高效、环境友好的发电方式，被誉为21世纪的能源技术。其中，铝．空气燃料电池更以燃料铝来源丰富、价格低廉、储存、携带方便而成为近年的研究热点。本研究简要介绍了铝．空气燃料电池、空气电极和空气电极催化剂的发展现状、进展以及存在的主要问题。对2-吡啶甲醛、2-吡咯甲醛改性壳聚糖树脂的合成条件进行了探讨，并用红外光谱和XPS对合成产物进行了结构表征，在不同温度下对2。吡啶甲醛改性壳聚糖金属(Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ))的螯合物和2-吡咯甲醛改性壳聚糖金属Co(Ⅱ)螯合物进行了热处理，以XPS为主要手段研究了不同热处理温度对金属螯合物结构的影响，并将它们用做空气电极氧还原催化剂，通过测定空气电极极化曲线和恒电流放电曲线研究了不同催化剂的催化性能，本论文的主要工作及取得的结果如下： (1)合成了2-吡啶甲醛、2-吡咯甲醛改性壳聚糖树脂，并采用四因素三水平正交实验法，确定了2-吡啶甲醛与壳聚糖缩合反应的最佳条件：溶胀温度为65℃，反应物配比为1／4，溶液pH值为6，反应时间为12h；通过条件实验，确定了2-吡咯甲醛与壳聚糖缩合反应的条件：溶胀温度为65℃，反应物配比为1／4，溶液pH值为4.0，反应时间为24h。 (2)合成了2-吡啶甲醛改性壳聚糖金属(Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ))的螯合物和2-吡咯甲醛改性壳聚糖金属Co(Ⅱ)螯合物，并研究了介质种类、介质酸度、金属离子浓度和螯合时间对2-吡啶甲醛改性壳聚糖树脂螯合金属离子能力的影响。结果表明：Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)以NH<,4>NO<,3>为溶剂，pH值分别在约为6和6.5时螯合能力最佳；Cu(Ⅱ)以CH<,3>COOH-CH<,3>COONa为溶剂，pH值约为6.5时，螯合效果也最好。并对合成产物进行了红外光谱分析。 (3)研究了2-吡啶甲醛改性壳聚糖金属(Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ))的螯合物和2-吡咯甲醛改性壳聚糖金属Co(Ⅱ)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2-吡啶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，其活性位主要为含MN4结构的物质。900℃热处理的2-吡咯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，其活性位主要为金属原子族化合物。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章文献综述

第二章壳聚糖的脱乙酰化处理

第三章改性壳聚糖的制备

第四章改性壳聚糖金属螯合物的制备

第五章改性壳聚糖金属螯合物(MPYCS，MPRCS)电催化性能的研究

第六章结论

参考文献

致谢

本人在攻读硕士学位期间发表的论文