过渡金属—碳材料的制备及其在能量储存与转换装置中的应用研究
发布时间：2021-12-11 09:50
过渡金属-碳复合材料在电化学方面的优异性能早已引起研究者极大的兴趣。但目前的研究难点仍集中在如何寻求一种既简单、可操作性强,同时又高效的方法来获取性能优异的过渡金属-碳材料。典型的这种材料,比如在氧还原催化方面有卓越效果的钴掺杂碳材料;以及在锂离子电池负极材料方面一直被广泛研究的二氧化钛-碳材料等。本文主要在在上述两种材料的合成方面提供新的合成思路,同时深入探究材料形貌及结构的调变对其性能的综合影响。1)钴、氮共掺杂多孔碳材料（Co/N@C-H）作为氧还原催化剂的研究:提供一种高效的模板法合成该催化材料。通过合成的聚苯乙烯小球（PS）作为模板,配以硝酸钴以及2-甲基咪唑配体,使沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIF-67）交联生长于PS表面,再经过简单的高温退火过程实现模板去除和材料碳化得到目标钴、氮共掺杂碳材料（Co/N@C-H）。经研究表明,该材料在氧还原催化方面性能优异,可实现0.883 VRHE的起始电位,0.823 VRHE的半波电位,同时具有良好循环稳定性和甲醇耐受性。上述性能均优于近年所报道的大部分同类型催化剂,且十分接近目前性能最优的...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃料电池中各部件组成示意图
[13]。图1-2 可充式锂离子电池组成部件示意图[2]Figure 1-2 Schematic of a typical dual-intercalation LIB cell[2]锂离子充放电过程中电池正负极的反应均为可逆反应，正负极之前存在自然的电势差，电池处于放电状态时，在自然电势差的作用下负极中的锂离子脱出，并通过电解液的传输，穿过隔膜抵达正极并嵌入至正极材料基体结构中，电子则通过连通的外电路从负极迁移至正极实现电中性；当电池处于充电状态时，电池进行相反的可逆过程：电子在外加电场的作用力下从正极向负极迁移，负极富集的电子将对正极锂离子产生吸引力，促使锂离子从正极材料中脱出，经由相反的路径迁回电池负极，并嵌入至负极材料中，使电池恢复至初始状态并具备再次放电的能力[14]。电池不断充放电的过程便是锂离子不停在正负两极之间往返迁移的过程
得到的固体采用冷冻干燥的手段干燥，并保存于 60oC 恒温烘箱中待用。.2 钴、氮共掺杂碳材料（Co/N@C-H）的合成将前述合成的聚苯乙烯小球 100 mg 均匀地分散于 50 mL 甲醇中，充分超声 20 min入 1.16 g Co(NO3)2 6H2O，充分搅拌 10 min 待溶液呈均一的粉红色溶液后，缓慢加有 1.3 g 2-甲基咪唑的甲醇溶液 50 mL 最终得到蓝色溶液，并维持常温搅拌 24 小时反应完全。所生成的蓝色沉淀用甲醇以 8000 rpm 转速离心洗涤 3~5 次后，置于真燥箱中 80oC 恒温烘干 8 小时，得到前驱体（PS@ZIF-67）。所得前驱体在氮气（N2）保护下，以 5oC /min 的升温速率升至 700oC，保持恒温 3 小时，去除模板同时碳驱体，得到目标产物——钴、氮共掺杂碳材料（Co/N@C-H）。材料合成示意图如下图 3-1 所示:
【参考文献】：
期刊论文
[1]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong. Progress in Natural Science. 2009(03)
本文编号：3534461
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃料电池中各部件组成示意图
[13]。图1-2 可充式锂离子电池组成部件示意图[2]Figure 1-2 Schematic of a typical dual-intercalation LIB cell[2]锂离子充放电过程中电池正负极的反应均为可逆反应，正负极之前存在自然的电势差，电池处于放电状态时，在自然电势差的作用下负极中的锂离子脱出，并通过电解液的传输，穿过隔膜抵达正极并嵌入至正极材料基体结构中，电子则通过连通的外电路从负极迁移至正极实现电中性；当电池处于充电状态时，电池进行相反的可逆过程：电子在外加电场的作用力下从正极向负极迁移，负极富集的电子将对正极锂离子产生吸引力，促使锂离子从正极材料中脱出，经由相反的路径迁回电池负极，并嵌入至负极材料中，使电池恢复至初始状态并具备再次放电的能力[14]。电池不断充放电的过程便是锂离子不停在正负两极之间往返迁移的过程
得到的固体采用冷冻干燥的手段干燥，并保存于 60oC 恒温烘箱中待用。.2 钴、氮共掺杂碳材料（Co/N@C-H）的合成将前述合成的聚苯乙烯小球 100 mg 均匀地分散于 50 mL 甲醇中，充分超声 20 min入 1.16 g Co(NO3)2 6H2O，充分搅拌 10 min 待溶液呈均一的粉红色溶液后，缓慢加有 1.3 g 2-甲基咪唑的甲醇溶液 50 mL 最终得到蓝色溶液，并维持常温搅拌 24 小时反应完全。所生成的蓝色沉淀用甲醇以 8000 rpm 转速离心洗涤 3~5 次后，置于真燥箱中 80oC 恒温烘干 8 小时，得到前驱体（PS@ZIF-67）。所得前驱体在氮气（N2）保护下，以 5oC /min 的升温速率升至 700oC，保持恒温 3 小时，去除模板同时碳驱体，得到目标产物——钴、氮共掺杂碳材料（Co/N@C-H）。材料合成示意图如下图 3-1 所示:
【参考文献】：
期刊论文
[1]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong. Progress in Natural Science. 2009(03)
本文编号：3534461
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