金属/杂化碳复合电催化剂的制备及其在锌空气电池中的应用

发布时间：2023-04-02 17:49

　　随着能源危机的到来和环境污染问题的日益严重,发展以储能电池为代表的清洁能源系统对于人类社会的发展变得至关重要。可充放的锌空气电池,由于具有高的理论比能量、绿色环保和材料资源丰富等特点,有望成为新一代动力电池。在锌空气电池的放电和充电过程中,空气电极上分别发生氧气还原反应(ORR)和氧气析出反应(OER)。开发低成本、高效的电极反应催化剂成为锌空气电池发展的技术瓶颈。本论文制备了四种复合型电催化剂,研究了它们的氧气电催化性能和在锌空气电池中的应用能力。主要包括以下内容:1)将Co-B-O纳米片贴敷生长在N、P双掺杂的碳纳米片上,构建了同时具有ORR、OER和HER三种催化性能的电催化剂。硼作为一种媒介元素将两种异质材料紧密地连接起来,表现出协同催化效果。Co-B-O纳米片的存在,有效地减少了碳基底中吡啶氮-氧基团的含量。所制备的Co-B-O/NPC-50%催化剂表现出优异的ORR/OER/HER三功能催化活性。将其应用于可充电锌空气电池中,获得了110.7mW/cm2的功率密度,并能稳定地充放电循环超过60小时。2)制备了一种将金属钴、氮化石墨烯和纤维状碳交织在一起的三维碳泡沫(Co-N...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 ORR/OER反应机理
        1.2.1 ORR反应机理
        1.2.2 OER反应机理
    1.3 电催化剂的研究进展
        1.3.1 ORR电催化剂的研究进展
        1.3.2 OER电催化剂的研究进展
        1.3.3 双功能电催化剂的研究进展
    1.4 锌空气电池简介
        1.4.1 锌空气电池的研究背景
        1.4.2 锌空气电池的类型
        1.4.3 锌空气电池的原理
        1.4.4 锌空气电池结构的研究
    1.5 本论文选题意义及研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验试剂及仪器
    2.2 结构表征方法
    2.3 电化学测试方法
    2.4 电池器件的组装
第三章 Co-B-O纳米片/N、P双掺杂碳催化剂的研究
    3.1 引言
    3.2 电催化剂的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构表征分析
        3.3.2 电化学性能分析
        3.3.3 电池性能分析
    3.4 本章小结
第四章 Co-碳纳米笼/三维氮掺杂碳泡沫催化剂的研究
    4.1 引言
    4.2 电催化剂的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 碳泡沫的合成示意图
        4.3.2 结构表征分析
        4.3.3 电化学性能分析
        4.3.4 锌空气电池性能分析
    4.4 本章小结
第五章 B调控的Co-碳纳米笼/N、S双掺杂碳催化剂的研究
    5.1 引言
    5.2 电催化剂的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 结构表征分析
        5.3.2 电化学性能分析
        5.3.3 锌空气电池性能分析
    5.4 本章小结
第六章 Co Fe P合金/N、P双掺杂碳催化剂的研究
    6.1 引言
    6.2 电催化剂的制备
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 Metal-P@C的合成示意图
        6.3.2 结构表征分析
        6.3.3 电化学性能分析
        6.3.4 锌空气电池性能分析
    6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
攻读硕士期间的研究成果
致谢



本文编号：3779667