多孔壁石墨纳米笼的合成及其电化学性能研究

发布时间：2017-07-13 16:07

  本文关键词：多孔壁石墨纳米笼的合成及其电化学性能研究

  更多相关文章： 碳材料 石墨化 氮掺杂 甲醇催化氧化 锂电池

【摘要】：碳纳米材料因为其独特的微观结构和极佳的电化学性能而受到广泛的关注,但是在保证石墨壁结构和极大的比表面积的前提下依然保持高石墨化程度是很困难的。针对上述问题,本研究提出以下方法制备高比表面积石墨纳米材料：(1)本研究提出一种新型的硫模板法制备多孔薄壁石墨纳米笼：首先通过热裂解制备得到含有硫模板的炭包铁核壳结构前驱体。经过酸洗和空气氧化,多孔壁结构的石墨纳米笼被制备出来。在除去硫模板的过程中,基本上没有损伤到石墨层结构的完整性,所以现在制备的多孔壁石墨纳米笼不仅拥有极大的比表面积,极大地提高了扩散效率,还具有很高的石墨化程度。硫模板制备出的多孔壁石墨纳米笼负载铂钌纳米颗粒后,展现出了优于商业催化剂的性能。(2)本研究提出一种新型的浮动催化裂解法制备氮掺杂石墨纳米笼：首先通过浮动催化裂解法制备得到含有氮掺杂结构的炭包铁核壳结构前驱体。前驱体经过盐酸酸洗除铁处理,氮掺杂多孔壁结构的石墨纳米笼被制备出来。氮掺杂量和比表面积大幅提高导致在0.8A g-1的倍率下循环80次后比容量保持610mAhg-1。
【关键词】：碳材料 石墨化 氮掺杂 甲醇催化氧化 锂电池
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB383
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 背景9-10
• 1.2 碳纳米材料的制备方法10-15
• 1.2.1 碳纳米材料的气相制备10-12
• 1.2.2 碳纳米材料的液相制备12
• 1.2.3 碳纳米材料的固相制备12-15
• 1.3 碳纳米笼的修饰改性15-19
• 1.3.1 缺陷位修饰改性15-16
• 1.3.2 氧修饰改性16-17
• 1.3.3 氮修饰改性17-18
• 1.3.4 硼修饰改性18
• 1.3.5 磷修饰改性18-19
• 1.3.6 硫修饰改性19
• 1.4 碳纳米材料的应用19-21
• 1.4.1 燃料电池中的应用19-20
• 1.4.2 锂离子电池中的应用20-21
• 1.5 本课题研究的意义21-22
• 第2章 制备多孔壁石墨纳米笼用于甲醇催化氧化22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-26
• 2.2.1 多孔壁石墨纳米笼负载铂钌催化剂的制备22-25
• 2.2.2 材料表征方法25-26
• 2.2.3 电化学表征方法26
• 2.3 结果与讨论26-33
• 2.3.1 铁碳核壳纳米颗粒26-27
• 2.3.2 硫掺杂石墨纳米笼纳米颗粒27-28
• 2.3.3 多孔壁石墨纳米笼颗粒28-31
• 2.3.4 多孔壁石墨纳米笼负载铂钌催化剂及电催化性能31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 氮掺杂石墨纳米笼作为锂电池负极材料的研究34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验部分35-36
• 3.2.1 氮掺杂石墨纳米笼的制备35
• 3.2.2 氮掺杂石墨纳米笼的表征35-36
• 3.2.3 氮掺杂石墨纳米笼的电化学性能测试36
• 3.3 结果与讨论36-45
• 3.3.1 铁碳核壳纳米颗粒36-37
• 3.3.2 氮掺杂石墨纳米笼37-42
• 3.3.3 电化学测试42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 结论46-47
• 参考文献47-52
• 致谢52-53
• 硕士期间发表的论文53
• 硕士期间申请的专利53

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本文编号：537522