多孔碳包覆金属纳米颗粒的微波吸收性和电催化性能研究

发布时间：2020-06-06 01:34

【摘要】：由于多孔碳材料具有导电好、比表面积高和质量轻等优点,其作为功能材料被广泛关注。近年来,关于多孔碳材料在微波吸收和电催化领域的研究层出不穷。在微波吸收方面,多孔碳材料由于相对介电常数过高,大量电磁波在材料的表面被反射,导致多孔碳材料的微波吸收性能较差。在电催化研究领域,多孔碳材料的电化学活性较弱,其电催化性能有待提高。研究表明,通过与金属纳米颗粒的复合可以有效地调节多孔碳材料的电磁参数,同时增加活性位点数量,从而显著地提高多孔碳材料的微波吸收性能和电催化性能。针对以上问题,本文以多孔碳材料为构架结构,与金属铜和镍纳米粒子进行复合,通过调节复合材料的质量比来获得性能优异的微波吸收材料和高活性的电催化剂。本文通过简单有效的退火法合成了两种不同比例的Cu/C和Ni/C复合材料。通过SEM和TEM研究了复合结构的形貌,发现碳浓度较低时,纳米颗粒有一定程度的团聚。随着碳含量增加,纳米颗粒分散均匀,且尺寸减小。Ni纳米颗粒的尺寸变化范围是300 nm-50 nm,Cu纳米颗粒的尺寸整体变化不大,保持在几十纳米。Cu/C和Ni/C复合材料的吸波性能均先随着碳浓度增加逐渐增强,当碳含量进一步增加时,吸波性能又随之减弱。其中,Cu/C 1-3和Ni/C 1-3具有较优异的微波吸收性能。Cu/C 1-3在1.4 mm厚度处,频率为17 GHz时,反射损耗值为-46.3 dB。Ni/C 1-3在15.8 GHz处,厚度为1.8 mm时,反射吸收达-56 dB。由于磁性组分Ni为电磁波的衰减提供了磁损耗,因此Ni/C 1-3表现出比Cu/C 1-3更强的微波吸收性能。Cu/C复合材料的氧析出反应测试中,Cu/C 1-2的析氧能力略突出,起始电位是1.6 V,塔菲尔斜率为152.8 mV/dec。由于Ni电化学活性良好,Ni/C复合材料具有优于Cu/C复合材料的氧析出能力。其中,Ni/C 1-2的析氧性能最优异,10 mA/cm~2电流密度对应的过电位为341 mV,塔菲尔斜率为46.1 mV/dec。在复合体系的氧还原测试中,Cu/C 1-4和Ni/C 1-2的氧还原能力比其他比例的样品略微突出,1600 rpm对应的半波电位分别为0.55 V,0.67 V,极限电流密度为3.5 mA/cm~2,2.4 mA/cm~2。
【图文】：

第 1 章 绪 论就是吸波剂设计追求的零反射的理想状态。作为吸波材料要反射，这就需要吸波材料的阻抗与空气阻抗近似，，实现阻抗匹波阻抗很难完全一致，只要存在异质界面，便会发生电磁波的得最大程度的损耗，就要在最大可能的波段范围内，实现 Z1范围内数值接近。

第 1 章 绪 论阳极：2H2O→O2+4e +4H+阴极：4e +4H+→2H2阳极：4OH →O2+2H2O+4e 阴极：4H2O+4e →2H2+4OH
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM25;O643.36;TB383.1

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本文编号：2698938