过渡金属硫化物/多孔碳复合材料的制备及其在锌空气电池中的应用

发布时间：2024-03-01 06:14

　　随着诸如石化之类的不可再生资源不断地减少和环境污染日益严重,人们越来越重视储能器件的发展。锌空气电池是最有前途的储能器件之一。锌空气电池中具有两个重要的反应:氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER),影响这两种反应关键是在于电池中的催化剂。故,开发低成本的双功能电催化剂是促进锌空气电池发展的关键。其中,多孔碳材料和过渡金属硫化物展现出了优异的电化学和物理性能,利用这些特性进行设计双功能电催化剂将会有效改善催化剂的ORR/OER性能。基于此,本文研究了以多孔碳/过渡金属硫化合物为电催化剂的锌空气电池储能装置的设计与制备。研究结果和内容如下:(1)在这里,我们以葡萄糖作为碳源,利用SiO₂于作为硬模板,制备出N和S共掺杂多孔碳(NSC)。利用NSC的比表面积,通过吸附和高温退火实现了Fe₇S₈纳米颗粒均匀地负载NSC上。所获得的Fe₇S₈/NSC具有三维互联多孔结构,并具有卓越的电催化活性,具有优于市售Pt/C的ORR活性以及与RuO₂相当的OER活性。此外...

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【部分图文】：

图1.1.锌空气电池和空气阴极的示意图

安徽大学硕士学位论文7电锌空气电池。这二次锌空气电池面临大规模商业化时，依然存着几个关键的挑战，这可以归因于其工作原理上[68,69,70]。图1.1.锌空气电池和空气阴极的示意图Fig1.1.SchematicillustrationofZn-airbatteryandaire....

图1.2.（a）NPMC泡沫的制备过程示意图

安徽大学硕士学位论文9速电子转移[86,87]。除了氮之外,还有S原子掺杂，生成了稳定的C-S-C活性位点，从而提高催化活性[88]。与单元素掺杂策略相比，具有多个杂原子的掺杂碳已被证明可有效地通过调节碳材料的电子特性和表面极性来增强其电催化活性。例如，N和P共掺杂的多孔碳泡沫（....

图1.3.(a,b）Ni3Fe/NC的SEM图像（白色和红色箭头分别表示Ni3Fe颗粒和纳米孔的均匀分布）

安徽大学硕士学位论文11图1.3.(a,b）Ni3Fe/NC的SEM图像（白色和红色箭头分别表示Ni3Fe颗粒和纳米孔的均匀分布）。（c）STEM图像和相应的元素映射。（d）在ORR和OER电位窗口内，Ni3Fe/N-C片，Ni3Fe/C片，IrO2和Pt/C催化剂的总体极化曲线....

图1.4.（a）CoNMC合成路线的示意图

第一章绪论12N/Co/PSAC催化剂在碱性介质中表现出出色的电催化活性,可以归因于互连3D多孔结构和杂原子掺杂的协同效应[108]。Rong的研究小组报告了高活性负载Co5.47N的N掺杂碳（CoNMC），是通过小米CoCl2混合物的直接NH3退火而制备的。如图1.4所示该催化....

本文编号：3915541