本文選題：溶劑熱法 + Fe-N-C復(fù)合材料�。� 參考：《溫州大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：超級電容器的電極材料是決定其電容性能好壞的關(guān)鍵因素之一,因此,制備同時兼具高功率密度,高能量密度,高電容容量和循環(huán)穩(wěn)定性的電極材料是解決問題的關(guān)鍵。目前燃料電池陰極氧還原電催化劑主要以鉑基貴金屬電催化劑為主,然而鉑的儲量極其有限,成本昂貴,并且鉑基電催化劑的穩(wěn)定性較差,這些因素嚴(yán)重制約了其在商業(yè)中的廣泛應(yīng)用,因此研究制備成本低,具有高穩(wěn)定性的非貴金屬碳基催化劑是燃料電池電催化劑的研究重點�；诖�,本論文研究了一類Fe-N-C復(fù)合材料,并應(yīng)用于超級電容器和燃料電池,具體研究結(jié)果如下:1.發(fā)展了一種通過一步法宏量合成Fe-N-C復(fù)合電極材料的新方法,以有機(jī)過渡金屬化合物二茂鐵為鐵源,小分子有機(jī)化合物吡啶為氮源、碳源,鹵代烴C_4Cl_6為碳源,通過溶劑熱法成功宏量的合成了一類新型Fe-N-C_(urea)復(fù)合材料。通過測試表明,該電極材料的最高質(zhì)量比電容可以達(dá)到346.7F/g,具有良好的超級電容性能。通過對其循環(huán)穩(wěn)定性的測試,在電流密度為10A/g下,循環(huán)5000次,其質(zhì)量比電容下降為原來的90%左右,可以看出其具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。該Fe-N-C復(fù)合電極材料能夠在大的掃描速率(500mv/s)以及大電流密度(80A/g)下充放電并且能夠達(dá)到比較大的電容值,且循環(huán)穩(wěn)定性良好,為研究低成本,大電流充放電電極材料開辟了一條新道路,具有潛在的研究價值。2.開發(fā)了一種基于過渡金屬Fe原位還原有機(jī)鹵代物的新方法,運(yùn)用該方法不但可宏量合成具有新穎骨架結(jié)構(gòu)、獨特表面化學(xué)性質(zhì)以及三維多級孔道結(jié)構(gòu)的過渡金屬和非金屬原子共同摻雜的多孔碳基電催化劑,而且具有合成過程簡便、經(jīng)濟(jì)且環(huán)境友好等優(yōu)點。設(shè)計合成的非貴金屬氮摻雜碳基電催化劑,擁有高的比表面積(1535.2m2/g)以及豐富的孔道結(jié)構(gòu),提供了更多的活性位點。該Fe-N-C復(fù)合電極材料對O2的還原是一個直接的四電子轉(zhuǎn)移過程,直接將氧氣還原成OH-,在氧還原反應(yīng)過程,中間產(chǎn)物少,過程簡單,反應(yīng)速率快。并且與20%商業(yè)Pt/C相比,具有更好的抗甲醇中毒性,表現(xiàn)出了優(yōu)異的氧還原活性和穩(wěn)定性。
[Abstract]:The electrode material of supercapacitor is one of the key factors to determine the performance of supercapacitor. Therefore, the preparation of electrode material with high power density, high energy density, high capacitance and cycle stability is the key to solve the problem. At present, the cathodic oxygen reduction electrocatalyst for fuel cell is mainly platinum based noble metal electrocatalyst. However, platinum is very limited in storage and expensive in cost, and the stability of platinum based electrocatalyst is poor. These factors seriously restrict its wide application in commercial applications. Therefore, the research on non-noble metal carbon-based catalysts with low cost and high stability is the focus of research on fuel cell electrocatalysts. Based on this, a class of Fe-N-C composites are studied and applied to supercapacitors and fuel cells. The results are as follows: 1. A new method for the synthesis of Fe-N-C composite electrode materials by one step macrosynthesis was developed. The organic transition metal compound ferrocene was used as the Tie Yuan, the small molecular organic compound pyridine as the nitrogen source, the carbon source and the halogenated hydrocarbon C_4Cl_6 as the carbon source. A new type of Fe-N-C\ +\ -\ The test results show that the maximum mass specific capacitance of the electrode material can reach 346.7 F / g, and it has good super capacitor performance. Through the test of its cycle stability, under the current density of 10A/g, 5000 cycles, its mass specific capacitance decreased to about 90% of the original, it can be seen that it has good cycle stability. The Fe-N-C composite electrode material can charge and discharge at a high scanning rate of 500mv / s and a high current density of 80A / g. High current charge-discharge electrode materials have opened up a new way and have potential research value. 2. A new method of in-situ reduction of organic halides based on transition metal Fe was developed. The special surface chemical properties and the transition metal and nonmetallic atoms doped with transition metal and nonmetallic atom have the advantages of simple synthesis, economical and environment-friendly. The non-noble metal nitrogen-doped carbon-based electrocatalysts with high specific surface area of 1535.2 m2 / g) and abundant pore structure provide more active sites. The reduction of O2 by the Fe-N-C composite electrode is a direct four-electron transfer process. Oxygen is reduced to OH-directly. In the process of oxygen reduction, the intermediate product is less, the process is simple and the reaction rate is fast. Compared with 20% commercial Pt/C, it has better resistance to methanol toxicity, and shows excellent oxygen reduction activity and stability.
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM53

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許開卿;吳季懷;范樂慶;冷晴;鐘欣;蘭章;黃妙良;林建明;;水凝膠聚合物電解質(zhì)超級電容器研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2011年15期

2 梓文;;超高能超級電容器[J];兵器材料科學(xué)與工程;2013年04期

3 ;歐盟創(chuàng)新型大功率超級電容器問世[J];功能材料信息;2014年01期

4 周霞芳;;無污染 充電快 春節(jié)后有望面市 周國泰院士解密“超級電容器”[J];環(huán)境與生活;2012年01期

5 江奇,瞿美臻,張伯蘭,于作龍;電化學(xué)超級電容器電極材料的研究進(jìn)展[J];無機(jī)材料學(xué)報;2002年04期

6 朱修鋒,王君,景曉燕,張密林;超級電容器電極材料[J];化工新型材料;2002年04期

7 景茂祥,沈湘黔,沈裕軍,鄧春明,翟海軍;超級電容器氧化物電極材料的研究進(jìn)展[J];礦冶工程;2003年02期

8 朱磊,吳伯榮,陳暉,劉明義,簡旭宇,李志強(qiáng);超級電容器研究及其應(yīng)用[J];稀有金屬;2003年03期

9 賀福;碳(炭)材料與超級電容器[J];高科技纖維與應(yīng)用;2005年03期

10 鄧梅根,楊邦朝,胡永達(dá);卷繞式活性炭纖維布超級電容器的研究[J];功能材料;2005年08期

相關(guān)會議論文 前10條

1 馬衍偉;張熊;余鵬;陳堯;;新型超級電容器納米電極材料的研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 張易寧;何騰云;;超級電容器電極材料的最新研究進(jìn)展[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

3 鐘輝;曾慶聰;吳丁財;符若文;;聚苯乙烯基層次孔碳的活化及其在超級電容器中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第15屆反應(yīng)性高分子學(xué)術(shù)討論會論文摘要預(yù)印集[C];2010年

4 趙家昌;賴春艷;戴揚(yáng);解晶瑩;;扣式超級電容器組的研制[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

5 單既成;陳維英;;超級電容器與通信備用電源[A];通信電源新技術(shù)論壇——2008通信電源學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2008年

6 王燕;吳英鵬;黃毅;馬延風(fēng);陳永勝;;單層石墨用作超級電容器的研究[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

7 趙健偉;倪文彬;王登超;黃忠杰;;超級電容器電極材料的設(shè)計、制備及性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

8 張琦;鄭明森;董全峰;田昭武;;基于薄液層反應(yīng)的新型超級電容器——多孔碳電極材料的影響[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

9 馬衍偉;;新型超級電容器石墨烯電極材料的研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

10 劉不厭;彭喬;孫s，

本文編號：1955375