掺杂多孔纳米碳材料的制备及其电化学储能性能研究

发布时间：2023-11-24 22:49

　　多孔碳材料具有丰富的孔结构和较大的比表面积,在燃料电池、锌空气电池、锂离子电池、锂硫电池、钠离子电池等能源储存和转换器件中有广泛的应用前景。本论文以廉价生物质为碳源,设计合成了系列多孔纳米碳材料,并对其在锌空气电池和锂离子电池中的电化学性能进行了研究。主要内容如下:(1)以二氧化硅作为模板,壳聚糖为碳源和氮源,植酸为磷源,通过简单的高温热解成功合成了氮、磷共掺杂多孔碳(NPC-SiO₂)。所制备的材料的比表面积大(1355 m² g^-1),孔结构和缺陷丰富,可提供充足的Li⁺存储位点和快速的电荷传输动力学。作为锂离子电池负极材料,NPC-SiO₂表现出了良好的循环稳定性和倍率性能,在0.1 A g^-1的电流密度下,循环100圈后,放电比容量仍保持为1588 mAh g^-1;在5 A g^-1的电流密度下,循环1000圈后,放电比容量高达561mAh g^-1,高于大多数已报道的杂原子掺杂碳负极材...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 纳米多孔碳的制备与改性
        1.1.1 纳米多孔碳的制备
        1.1.2 纳米多孔碳的掺杂改性
    1.2 纳米多孔碳在锌-空气电池中的应用
        1.2.1 锌-空气电池原理
        1.2.2 ORR和 OER反应机理
        1.2.3 纳米多孔碳电催化剂
    1.3 纳米多孔碳在锂离子电池中的应用
        1.3.1 锂离子电池工作原理
        1.3.2 纳米多孔碳负极材料
    1.4 研究意义和研究内容
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 研究内容
第2章 氮磷共掺杂蜂窝状三维多孔碳的合成及其储锂性能研究
    2.1 实验部分
        2.1.1 实验材料和试剂
        2.1.2 实验仪器
        2.1.3 材料制备
        2.1.4 材料表征
        2.1.5 锂离子电池的组装和电化学性能测试
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 材料的结构分析
        2.2.2 材料的储锂性能
    2.3 本章小结
第3章 氮磷共掺杂三维多孔碳网络的合成及其催化氧还原和锌-空气电池性能研究
    3.1 实验部分
        3.1.1 实验试剂和仪器
        3.1.2 材料制备
        3.1.3 结构表征
        3.1.4 电化学测试
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 材料的结构分析
        3.2.2 材料在碱性条件下的ORR催化性能
        3.2.3 材料在酸性条件下的ORR催化性能
        3.2.4 材料的锌-空气电池性能
    3.3 本章小结
第4章 铁氮共掺杂多孔碳双功能氧电极催化剂的合成及其可充锌-空气电池性能研究
    4.1 实验部分
        4.1.1 实验试剂和仪器
        4.1.2 材料制备
        4.1.3 结构表征
        4.1.4 电化学测试
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 材料的结构分析
        4.2.2 材料的ORR催化性能
        4.2.3 材料的OER催化性能
        4.2.4 材料的锌-空气电池性能
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
在学期间的科研情况



本文编号：3866750