能源危機(jī)問題和化石燃料使用造成日益嚴(yán)重的環(huán)境污染,使得開發(fā)高效的能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換裝置變得更加重要。碳材料是許多化學(xué)電源,如燃料電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器中常見的電極材料。目前,人們碳材料的制備方法很多,如氣相沉積法、高溫?zé)崃呀夥�、水熱法等。制備原料有石油裂解過程中的加工產(chǎn)物和生物質(zhì)等。大豆主要含有脂肪、蛋白質(zhì)以及少量的糖類和微量的無機(jī)鹽。食品工業(yè)中利用大豆提取食物油,其殘余物（豆渣）含有豐富的蛋白質(zhì)。本論文利用豆渣為前驅(qū)體,硝酸鎳為金屬源,通過凝膠-高溫?zé)峤庵苽淞饲度胧降獡诫s過渡金屬碳材料,將其應(yīng)用于燃料電池陰極氧還原。同時(shí),將得到的嵌入式氮摻雜碳材料進(jìn)行活化,得到了多孔材料,將其應(yīng)用于超級(jí)電容器。主要結(jié)果如下:（1）利用凝膠法,即中國傳統(tǒng)制作豆腐點(diǎn)鹵的工藝,以豆渣為前驅(qū)體,硝酸鎳為凝固劑,將納米粒子穩(wěn)定地固定在材料當(dāng)中,制備了嵌入式氮摻雜過渡金屬碳納米材料,將其應(yīng)用于燃料電池陰極氧還原,并探究碳化溫度對(duì)其催化性能的影響。900℃碳化得到的催化劑對(duì)氧還原的起始電位為0.86 V（vs RHE）,半波電位0.72 V（vs RHE）。在氮?dú)怙柡偷碾娊庖褐羞M(jìn)行1000圈CV掃描,通過計(jì)算,... 

【文章來源】：南京師范大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

硝酸鎳浸潰物的木質(zhì)生物質(zhì)的xitD和TEM圖

已證明，雖然更低的ＫＯＨ用量可產(chǎn)生更低的活化程度，但有利于形成微??孔［２３］。另一方面，高劑量的ＫＯＨ可提高孔隙率、表面積和孔體積ｔ２４］。例如，利用頭??發(fā)絲（圖１．２），利用ＫＯＨ活化，可以生成表面積為６６９？１３０６?ｍＬｇ４的微孔碳，２．０５？３．１３??ｎｍ大小的均勾孔徑和０．３８？０．９０?ｃｍ３＿ｇ＿１的孔隙體積［２５］〇合成的材料用于高性能超級(jí)??電容器電極的制備，在電流密度為ｌＡ＿ｇ４下的６ＭＫＯＨ溶液中，表現(xiàn)出極大的電荷??存儲(chǔ)容量（３４０?和超過２０００個(gè)周期的良好穩(wěn)定性。在有機(jī)電解質(zhì)（１?Ｍ?ＬｉＰＦ６于碳??酸乙烯酯／碳酸二乙酷）中，在電流密度為ｌＡ＿ｇＨ時(shí)比電容達(dá)到１２６ＦＳ—１。優(yōu)良的超級(jí)??電容器性能可以歸因于微／介孔的結(jié)構(gòu)，較高的有效表面積和雜原子摻雜的影響。??１．２．３生物質(zhì)碳材料主要應(yīng)用??眾所周知，金屬納米顆粒催化劑的性能很大程度上受到負(fù)載材料的影響［２６］。生物??質(zhì)碳材料由于其高表面積和豐富的表面基團(tuán)，可直接作為不同金屬納米顆粒的載體來??研宄。Ｊｏｈｎｓｏｎ等人［２７］報(bào)道了源于纖維素的碳載鉑納米顆粒催化劑的合成并將其應(yīng)用??于氧還原反應(yīng)中。上述方法合成的銷納米顆粒材料含有金屬核心，粒徑分布均勻。氧??還原反應(yīng)的循環(huán)伏安曲線表明，上述合成的材料較最先進(jìn)的ＪｏｈｓｏｎＭａｔｔｈｅｙＰｔ／Ｃ催??化劑

的生物碳載的釕納米顆�？梢杂米饕谎趸己投趸即呋託渖杉淄榈拇呋瘎�。??金屬納米粒子也可以原位加載到生物碳上。最近，科學(xué)家們巧妙地開發(fā)了一種鎳??／生物碳催化劑，其通過事先預(yù)附載在稻殼生物上，而后以熱解的方法合成（圖１．４）［３Ｑ］。??這種方法合成的催化劑具有高度分散的鎳納米粒子。這種原位合成的催化劑表現(xiàn)出了??對(duì)焦油的催化轉(zhuǎn)換的良好性能，通過與生物質(zhì)共裂解，轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到９６．５％。更??重要的是，每次催化過程后，失效的生物碳／鎳納米粒子催化劑可以很容易地通過熱??處理再生。在熱解氣化過程中，生物碳扮演了多種角色：第一，它可以作為一種還原??媒介，將鎳氧化物轉(zhuǎn)換為鎳納米粒子，從而提高催化性能；第二，生物碳本身具有催??化作用和吸附焦油的功能，從而加快焦油裂解的進(jìn)程。??６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]生物質(zhì)碳材料的制備及其性能研究[D]. 張長(zhǎng)存.山東建筑大學(xué) 2016
[2]濃漿豆腐制備工藝及其物性的研究[D]. 周淑紅.天津科技大學(xué) 2013
[3]納米碳基過渡金屬酞菁催化劑的氧還原特性及機(jī)理研究[D]. 丁蕾.東華大學(xué) 2013
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本文編號(hào)：2943337