過渡金屬-碳復(fù)合材料是一類被廣泛認(rèn)為具有良好電化學(xué)性能的材料,在能量轉(zhuǎn)換與儲存的應(yīng)用中備受關(guān)注。在燃料電池以及鋰離子電池領(lǐng)域,鈷基碳復(fù)合材料至今已經(jīng)得到一定的研究。因此,尋求一種高效可控的制備方法,用于設(shè)計、合成以及調(diào)控材料的形貌結(jié)構(gòu),在決定它們的電化學(xué)性能方面具有至關(guān)重要的作用。本論文主要通過熱分解法和水熱法制備兩種鈷基碳復(fù)合材料,系統(tǒng)地研究調(diào)控材料形貌以及影響其電化學(xué)性能的關(guān)鍵因素。1)Co-Co O@NC/NC的氧還原催化性質(zhì):通過對硝酸鈷（Co（NO3）2）、葡萄糖以及尿素混合干燥得到的前驅(qū)體進(jìn)行簡單的煅燒,制備出一種由氮摻雜碳納米片（NC）以及氮摻雜碳包覆鈷-氧化鈷納米顆粒（Co-Co O@NC）復(fù)合的多級結(jié)構(gòu)電催化劑材料。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),獲得的Co-Co O@NC/NC材料具有很高的氧還原反應(yīng)催化活性。在電催化氧還原性能測試中,Co-Co O@NC/NC的氧還原起始電位為0.961V（vs.RHE）,半波電位為0.868V（vs.RHE）。無論是起始電位還是半波電位均高于大部分已報道的催化劑材料,甚至接近商業(yè)化Pt/C催化劑（目前最好的催化劑之一）。另外,Co-Co O@NC/... 

【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

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

酸性和堿性電解質(zhì)中的氧還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移過程示意圖

導(dǎo)致燃料電池的 Pt 載量非常高。目前采用的商業(yè)化 Pt 催化劑都是將貴金屬 Pt 負(fù)載到比表面積非常高的碳載體上，從而提高金屬 Pt 的利用率，降低了 Pt 載量。盡管如此，圖1-2表明Pt貴金屬的資源匱乏，Pt催化劑雖然被證實具有較高的氧還原催化性能，但是存在的成本昂貴、穩(wěn)定性不佳、甲醇耐受性較差等問題，依然是燃料電池商業(yè)化應(yīng)用的嚴(yán)重障礙。

圖 1-4 從零維到三維結(jié)構(gòu)的鋰離子電池負(fù)極材料形貌與結(jié)構(gòu)的演變示意圖[re 1-4. Schematic illustration of systematic morphology evolution0 to 3-dimensional architecture of LIB anode materials.[26]年，Sun 等[32]以醋酸鈷為原料，在氧化石墨烯上原位生長 CoO 納米顆粒，graphene 復(fù)合材料。該材料在 200 mA g-1的電流下循環(huán)500圈后展現(xiàn)出高達(dá)10比容量以及出色的長期循環(huán)穩(wěn)定性，表明材料之間構(gòu)筑的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)有利于提的電化學(xué)性能以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。Wang 等[33]設(shè)計與制備了一種無定形 CoSnO3@種特殊中空結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料具有較高的可逆容量以及良好的倍率性能，表的協(xié)同效應(yīng)有利于提高材料的倍率性能。另外，Gao 等[34]以硝酸鋅和硝酸鈷為檬酸和表面活性劑 HMTA 的調(diào)控下，合成 ZnCo2O4納米片/還原氧化石墨烯復(fù)合料在 90 mA g-1的電流下循環(huán) 100 圈后仍保持 961 mAh g-1的可逆比容量。Y調(diào)節(jié)反應(yīng)溶劑的組分和比例，制備一種形貌可控的 CoxMn3-xO4納米材料。這種大倍率充放電過程中展現(xiàn)出較高的比容量，是一種先進(jìn)的鋰離子電池負(fù)極

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3623757