MOFs衍生CoSe 2 /Co复合碳材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2023-06-17 23:19

　　随着能源短缺和环境污染等问题日益突出,优化新型能源转换装置(如锌-空气电池)的关键之一是设计并制备出高效且价格低廉的电催化剂。虽然贵金属催化剂铂(Pt)、钌(Ru)和铱(Ir)已经具有良好的催化性能,但是其昂贵的价格、匮乏的储量和较差的稳定性严重制约了锌-空气电池的规模化应用。所以,研制价格低、高效稳定的非贵金属催化剂对于锌-空气电池的发展及商业化应用有着重要的意义。据文献报道,CoSe₂具有良好的催化性能,但是仍存在有效催化活性位点过少等问题。本文从结构调控入手,以金属-有机骨架材料为前驱体,通过维度控制、异质杂化等手段制备一系列CoSe₂/Co复合碳材料电催化剂,并研究其相关的电化学性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱分析和电化学测试等多种表征手段分析了材料的成分、结构和电催化氧还原(ORR)性能之间的关系,并通过锌-空气电池测试进一步研究了催化剂在实际应用中的性能和稳定性。主要内容如下:首先,合成杂化Zn/Co-ZIFs,通过高温碳化及气相硒化,制得一系列嵌有CoSe₂/Co异质...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 锌-空气电池的概述
        1.2.1 锌-空气电池的工作原理
        1.2.2 锌-空气电池空气电极
    1.3 氧还原、氧析出反应概述
        1.3.1 氧还原反应机理
        1.3.2 氧析出反应机理
    1.4 非贵金属催化剂研究进展
        1.4.1 钴基硫族化合物催化剂
        1.4.2 碳基材料催化剂
        1.4.3 MOF及其衍生物催化剂
        1.4.4 改善电催化性能的方法
    1.5 本论文的研究思路及研究内容
第2章 实验方法
    2.1 实验主要试剂及仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验表征方法
        2.2.1 扫描电子显微镜
        2.2.2 透射电子显微镜
        2.2.3 X-射线粉末衍射仪
        2.2.4 X-射线光电子能谱分析
        2.2.5 拉曼光谱分析
        2.2.6 比表面及孔径分析技术
    2.3 电化学测试及锌-空气电池测试
        2.3.1 电化学测试
        2.3.2 锌-空气电池测试
第3章 CoSe₂/Co@NC-CNTs复合材料的制备及其电催化氧还原性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及仪器
        3.2.2 杂化Zn/Co-ZIFs的制备
        3.2.3 Co@NC-CNTs的制备
        3.2.4 CoSe₂/Co@NC-CNTs的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌与结构表征
        3.3.2 电催化氧还原性能分析
    3.4 本章小结
第4章 CoSe₂/Co@NCNFs复合材料的制备及其电催化氧还原性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂及仪器
        4.2.2 杂化Zn/Co-ZIF的制备
        4.2.3 Zn/Co-ZIF@PAN纳米纤维的制备
        4.2.4 Co@NCNF的制备
        4.2.5 CoSe₂/Co@NCNFs的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌与结构表征
        4.3.2 电催化氧还原性能分析
    4.4 本章小结
第5章 CoSe₂/Co复合碳材料基锌-空气电池的电池性能研究
    5.1 引言
    5.2 锌-空气电池测试部分
        5.2.1 实验试剂及仪器
        5.2.2 锌-空气电池的工作原理
        5.2.3 锌-空气电池的测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 CoSe₂/Co@NC-CNT-1 基锌-空气电池的性能研究
        5.3.2 CoSe₂/Co@NCNF-3 基锌-空气电池的性能研究
    5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
导师评语
答辩委员会决议书
致谢
攻读硕士期间的研究成果



本文编号：3834335