新型掺杂多孔碳材料的合成、调控及其电化学性能

发布时间：2021-05-24 17:41

　　当前,不可再生能源消耗所带来的经济和环境问题日益突出,开发高效的绿色能源材料并发展新型能源器件是解决这一问题的重要途径之一。多孔碳材料具有环境友好、成本低等优势,在吸附、储能和催化等方面均有广泛应用。由于其自身高比表面积、高稳定性、高电子传输能力、易修饰以及结构灵活多变等特性,掺杂多孔碳材料已被证实是一种极具发展前景的电化学材料,被成功用作超级电容器材料、电催化剂等。迄今为止,多孔碳材料发展的重点集中在孔结构的调控和杂原子掺杂两个方面,这也是影响材料应用性能的根本因素。研究者们已经开发出多种多孔碳材料的合成方法和掺杂形式,但已报道的方法中还存在以下亟待改进和解决的问题:1.制备过程通常比较长、消耗大、有次生污染问题;2.难以获得定量控制的孔结构;3.建立的合成或调控方式的适用性低,难以推广至不同合成体系。因此,建立能够简单制备孔径可定量调控的多孔碳材料的新方法具有重要意义。本论文致力于建立利用廉价原料高效制备以及灵活调控新型掺杂多孔碳材料的方法,并通过系统的电化学分析详细考察了孔形貌和杂原子掺杂对材料在电容储能和氧还原催化方面性能的影响。本学位论文共分为六章。第一章:以电化学分析技术与... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 能源材料中的电化学分析表征技术
        1.1.1 经典的电化学分析方法
        1.1.2 电化学分析方法的实际应用
    1.2 多孔碳材料的发展背景
        1.2.1 电极反应过程与电极材料
        1.2.2 碳材料的发展与多孔碳材料简介
    1.3 多孔碳材料的合成
        1.3.1 硬模板法
        1.3.2 软模板法
        1.3.3 盐模板法
        1.3.4 无模板法
    1.4 多孔碳材料的调控
        1.4.1 多孔碳材料的结构调控
        1.4.2 多孔碳材料的掺杂调控
    1.5 本论文的研究目的及主要研究内容
    参考文献
第二章 以CN_2单元分子为纳米调节剂的微孔碳材料的合成及电容性能研究
    2.1 三聚氰胺牺牲法简单合成类石墨烯微筛及电容性能测试
        2.1.1 引言
        2.1.2 材料与表征
        2.1.3 结果与讨论
        2.1.4 小结
    2.2 单元扩展的(CN_2)_x分子调节剂对于碳材料全微孔范围的孔径定量调控及对电容性能的影响
        2.2.1 引言
        2.2.2 材料与表征
        2.2.3 结果与讨论
        2.2.4 小结
    参考文献
第三章 多氮分子串级自组装体用于多孔碳材料的多级孔径调节及性能研究
    3.1 引言
    3.2 材料与表征
        3.2.1 化学试剂
        3.2.2 多级孔碳材料HIPC-x的制备
        3.2.3 仪器与表征
        3.2.4 电化学测试及超级电容器的制作
        3.2.5 有机污染物吸附及氧化降解测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 合成过程与孔形成机理讨论
        3.3.2 结构形貌分析
        3.3.3 杂原子掺杂分析
        3.3.4 电化学性能测试
        3.3.5 吸附及氧化降解有机污染物测试
    3.4 小结
    参考文献
第四章 无模板法合成Fe-N共掺杂的介孔碳球用于电催化氧还原反应
    4.1 引言
    4.2 材料与表征
        4.2.1 化学试剂
        4.2.2 介孔碳球材料 Fe-N/C-T的制备
        4.2.3 仪器与表征
        4.2.4 电化学性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 介孔碳球的合成过程分析
        4.3.2 结构形貌分析
        4.3.3 杂原子掺杂分析
        4.3.4 电化学测试
    4.4 小结
    参考文献
第五章 以生物质为基础的多孔碳材料的结构演变研究及性能测试
    5.1 通过固液反应稳定多级孔碳材料的大孔骨架用于电容性能研究
        5.1.1 引言
        5.1.2 材料与表征
        5.1.3 结果与讨论
        5.1.4 小结
    5.2 钴纳米粒子诱导形成核-壳结构洋葱形碳材料用于电催化氧还原反应
        5.2.1 引言
        5.2.2 材料与表征
        5.2.3 结果与讨论
        5.2.4 小结
    参考文献
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
在学期间的研究成果
经费来源说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]二维炭基多孔材料的合成及应用（英文）[J]. 贺雷,张向倩,陆安慧.  物理化学学报. 2017(04)
[2]KOH活化微孔活性炭对对硝基苯胺的吸附动力学[J]. 李坤权,郑正,罗兴章,蒋剑春.  中国环境科学. 2010(02)
[3]新型碳材料的发展趋势[J]. 成会明.  材料导报. 1998(01)



本文编号：3204591