含磷、氮活性炭的电化学应用基础研究

发布时间：2021-07-20 20:24

　　本文旨在利用传统的活性炭材料研究制备性质稳定、价格低廉的高性能超级电容器和燃料电池活性炭电极材料。高性能的超级电容器和燃料电池电极材料要求活性炭具有优异的孔隙表面可及性和稳定的电化学性能,调控活性炭微观结构、孔隙结构和表面化学结构是制备高性能超级电容器和燃料电池活性炭电极材料的基础。因此,本文主要是通过调控活性炭表面的含磷和含氮官能团的种类以及孔隙结构,制备高性能的含磷、氮活性炭电极材料,应用于超级电容器和燃料电池阴极的氧还原反应。采用磷酸、KOH和水蒸气活化制备三种类型的活性炭,以含磷活性炭的热处理和氨气改性为基本方式,调控活性炭表面含磷官能团和含氮官能团的结构。采用元素分析、X射线光电子能谱（XPS）、核磁共振（NMR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和氮气吸附等手段分析了活性炭的物理化学性质。采用恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗考察了活性炭在水系电解质溶液中作为超级电容器电极材料的电化学性能,采用循环伏安和线性扫描伏安考察活性炭在碱性电解质溶液中作为燃料电池阴极材料的电催化氧还原性能,得出如下几点结论:（1）采用磷酸活化木质纤维原料和磷酸改性椰壳基活性炭制备了两种... 

【文章来源】：南京林业大学江苏省

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1双电层电容器结构示意图

含氮碳纳米管的电荷分布；(b) 氧分子在无氮的碳纳米管（顶部）（底部）上可能的吸附模型[78]lated charge density distribution for the nitrogen-doped carbon nanotubentations of possible adsorption modes of an oxygen molecule at th作为氧还原电催化剂种化学和电化学催化转化过程中被作为催化剂已有很长活性炭作为氧还原电催化剂Peng F.课题组[86]首次报道了含磷碳材料（石墨）作为氧还液中的电催化性能。随后，各种含磷碳材料作为氧还原如含磷多孔壁碳纳米管[87]、含磷碳纳米球[88]、含磷石墨烯，对于含磷碳材料的电催化氧还原活性位点尚不明确。通入磷原子后，带正电荷的磷原子将作为电催化氧还原活要以C–O–P、C–P–O以及C3PO 键形式存在[91,92]。当磷原子

图 1-4 推测含磷石墨烯的电催化氧还原过程示意图[89ic illustration of the possible ORR process catalyzed by the炭作为氧还原电催化剂多的关于含杂原子活性炭作为氧还原电催化剂

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3293532