过渡金属—氮共掺杂碳材料的制备及其在氧还原和超级电容器方面的应用

发布时间：2021-05-19 17:26

　　随着社会的不断发展,能源问题已经成为当今社会发展的重大课题。燃料电池和超级电容器作为“产能”和“贮能”的新型工具,因其环保且适用性广而备受材料和化学工作者的关注。材料性能的优劣制约燃料电池和超级电容器的实用化和商品化,碳基高性能材料因其经济环保适用性广等原因,是作为燃料电池阴极氧还原催化剂和超级电容器电极材料的优良选择。但是,碳基材料由于其表面形成离域的大π键,结构比较稳定等原因,催化性能有待提高。本论文研究将过渡金属（Fe、Co、Ni）和氮均匀共掺杂到碳材料中。采用热重分析（TG）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X-射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和场发射扫描电镜（FE-SEM）等手段对所制备的材料进行几何及电子结构的表征。采用CHI660E电化学工作站和RDE型旋转圆盘电极等手段,测试材料在阴极氧还原（ORR）反应及超级电容器储能性能。具体工作如下:（1）过渡金属-氮共掺杂碳材料（MNC）的制备。以过渡金属硝酸盐和三聚氰胺单体的混合物为原料,采用球磨、超声震荡等方式将过渡金属硝酸盐和三聚氰胺单体均匀混合,再在氮气中高温热处理,制备出过渡金属和氮共掺杂的碳材料（MN... 

【文章来源】：昌吉学院新疆维吾尔自治区

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 掺杂碳材料及其应用
        1.2.1 燃料电池及氧还原反应
        1.2.2 超级电容器
    1.3 氧还原催化剂的种类
        1.3.1 铂基氧还原催化剂
        1.3.2 非贵金属氧还原催化剂
    1.4 超级电容器电极材料的种类
        1.4.1 碳基电极材料
        1.4.2 金属氧化物类电极材料
        1.4.3 导电聚合物电极材料
        1.4.4 氮掺杂碳电极材料
    1.5 本论文的选题依据和研究内容
第二章 过渡金属-氮共掺杂纳米管型碳材料的制备及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与仪器
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 催化剂的制备
        2.3.1 前驱体MNC的制备
        2.3.2 M–N/C催化剂制备
    2.4 催化剂的表征
        2.4.1 热重分析
        2.4.2 扫描电子显微镜分析
        2.4.3 X射线衍射分析
        2.4.4 X射线光电子能谱分析
    2.5 催化剂氧还原性能测试
        2.5.1 浆料的制作和工作电极的涂覆
        2.5.2 线性扫描伏安法
        2.5.3 稳定性和抗甲醇能力测试
    2.6 多元过渡金属-氮共掺杂材料
        2.6.1 多元过渡金属-氮共掺杂材料制备
        2.6.2 多元过渡金属-氮共掺杂材料氧还原性能测试
    2.7 催化剂性能原理分析
    2.8 本章小结
第三章 过渡金属-氮共掺杂碳材料MNCC的制备及研究
    3.1 引言
    3.2 实验试剂与仪器
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
    3.3 MNCC材料及集流体的制备
        3.3.1 化学活化法制备MNCC
        3.3.2 集流体电极的制备
    3.4 MNCC电化学性能测试
        3.4.1 循环伏安特性测试
        3.4.2 恒流充放电测试
        3.4.3 交流阻抗测试
        3.4.4 循环寿命测试
    3.5 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 创新点摘要
    4.3 不足和展望
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的科研及实践成果
致谢
作者简介



本文编号：3196154