目前,過渡金屬及其氧化物、氫氧化物負(fù)載的碳材料已廣泛應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域。鑒于石墨烯、碳納米管等碳材料的制備過程復(fù)雜且條件苛刻、成本高、環(huán)境污染大等問題,以生物質(zhì)為碳源制備碳材料的研究逐漸受到重視。因此本工作以來源豐富,無污染,且廉價(jià)易得的生物質(zhì)材料殼聚糖和金屬鹽為原料來制備多孔碳材料負(fù)載金屬及其氧化物、氫氧化物的復(fù)合材料,并考察其形貌、結(jié)構(gòu)、形成過程和電化學(xué)性能（包括HER、超級(jí)電容器和OER）。主要內(nèi)容與結(jié)論如下:（1）以殼聚糖作為碳源,利用尿素作為軟模板劑和支撐骨架,形成特殊的碳束結(jié)構(gòu),以聚醚F127為表面活性劑,利用其形成的膠束,實(shí)現(xiàn)鈷離子的均勻分散,經(jīng)高溫?zé)峤獾玫绞潭容^高的多孔摻氮碳材料和均勻負(fù)載的單質(zhì)鈷復(fù)合材料（Co@NPC）,然后在空氣中低溫氧化,利用柯肯達(dá)爾效應(yīng),得到多孔碳負(fù)載的空心四氧化三鈷復(fù)合材料（Co₃O₄@NPC）。對(duì)所制備的材料進(jìn)行表征并考察其HER及電容性能。結(jié)果表明:最優(yōu)條件（醋酸鈷與F127的質(zhì)量比為1:4,殼聚糖與尿素的質(zhì)量比為1:6）下制備的Co@NPC,鈷顆粒被碳層包裹并均勻分布在基底碳材料上;在堿性介... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

AAO氫鍵自組裝法制備納米孔碳納米管的流程圖

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文纖維素與 KOH 和尿素混合均勻并在 80oC 下烘干，在此過程中，KOH 和尿素會(huì)重結(jié)晶形成片層結(jié)構(gòu)，而纖維素則包覆在該片層結(jié)構(gòu)上（圖 1-11）。然后將該混合物在高溫下進(jìn)行熱解活化，纖維素發(fā)生聚合和熱解反應(yīng)，尿素發(fā)生分解并與碳和 KOH 反應(yīng)，同時(shí)KOH 與碳發(fā)生如下反應(yīng)（式 1-1），并隨后伴隨 K2CO3的分解以及 K/K2CO3/CO2和碳的反應(yīng)，最終形成高表面積的多孔碳納米片。該材料在 CO2吸附中表現(xiàn)出良好的性能。6KOH + 2C → 2K + 3H2+ 2K2CO3（式 1-1）

又稱之為電化學(xué)電容器[68]，是目前一種新型的儲(chǔ)能設(shè)備。根據(jù)超的電荷儲(chǔ)存原理，可將其分為雙電層電容器[69, 70]和贗電容電容器[71]。雙電層電容器的電能以主要靜電的方式進(jìn)行儲(chǔ)存，它利用電極材料的高比表面電解液和電極表面形成穩(wěn)定的雙電層。雙電層的概念率先由德國(guó)科學(xué)家 Helm，在 Gouy、Stern 等人的拓展和補(bǔ)充完善后逐漸形成了如今較為成熟的雙電層如圖 1-12 所示，雙電層電容器在進(jìn)行充電過程的中，電子受到外加電場(chǎng)的作負(fù)極上，溶液中的陽離子受到電子的吸引向陰極移動(dòng)，陰離子向缺電子的正極負(fù)極極板和電解液界面上形成相反的電荷層，這個(gè)電荷層叫做雙電層。在放電兩極電位差作用下，兩極上的電荷由外電路釋放，形成電流，電解液恢復(fù)電中放電過程。因此雙電層電容器整個(gè)工作過程始終為物理過程，因此性能穩(wěn)定，較長(zhǎng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]層狀雙金屬氫氧化物/石墨烯復(fù)合材料及其在電化學(xué)能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用[J]. 王海燕,石高全.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[2]多孔生物質(zhì)碳材料的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 王曉丹,馬洪芳,劉志寶,陳張豪,劉鑫鑫.  功能材料. 2017(07)
[3]氧還原和析氧反應(yīng)的雙功能電催化劑——氮磷共摻碳負(fù)載四氧化三鈷（英文）[J]. 黃穎彬,張敏,柳鵬,程發(fā)良,王立世.  催化學(xué)報(bào). 2016(08)
[4]摻氮介孔炭作為雙功能材料用于氧還原與超級(jí)電容器(英文)[J]. 梁群英,蘇紅,閆晶,梁俊杰,曹水良,袁定勝.  催化學(xué)報(bào). 2014(07)
[5]拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用[J]. 吳娟霞,徐華,張錦.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)

博士論文
[1]金屬氧化物/碳微球復(fù)合材料超級(jí)電容特性研究[D]. 汪形艷.湘潭大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于生物質(zhì)炭的電化學(xué)析氫復(fù)合催化劑開發(fā)[D]. 徐凡.浙江大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2917892