多孔碳材料具有較高的比表面積、良好的導(dǎo)電性和可調(diào)控的孔隙結(jié)構(gòu)等優(yōu)點,受到研究人員越來越多的關(guān)注。為進一步拓寬其應(yīng)用范圍,可以對多孔碳材料進行合理的孔隙結(jié)構(gòu)設(shè)計和表面摻雜改性。然而,上述兩種優(yōu)化策略通常依賴于特定的模板和表面活性劑,因此具有制備過程復(fù)雜和生產(chǎn)成本較高的缺點。針對上述問題,本論文以廉價易得的細菌纖維素（Bacterial Cellulose,BC）和葡萄糖等材料為碳源,圍繞如何便捷制備雜原子摻雜多孔碳材料,以及實現(xiàn)其孔隙/表面結(jié)構(gòu)調(diào)控展開研究。本文提出了制備雜原子摻雜多孔碳材料的新思路,研究了雜原子摻雜多孔碳的形成機理,簡化了合成步驟,降低了生產(chǎn)成本,有望實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。基于所制備雜原子摻雜多孔碳材料的結(jié)構(gòu)、形貌等特點,重點研究了它們在超級電容器、鋰/鈉離子電池、鋰硫電池等電化學(xué)儲能體系中的應(yīng)用。具體研究成果如下:（1）以天然納米材料BC為硬模板和碳源,通過原位聚合的方式,成功在BC纖維結(jié)構(gòu)表面均勻生長一層聚吡咯（Polypyrrole,PPy）材料,抽濾成膜得到BC/PPy復(fù)合材料。將BC/PPy復(fù)合材料冷凍干燥并在氬氣中煅燒,成功制備了一種N摻雜碳納米纖維（NDCN）材... 

【文章頁數(shù)】：180 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 多孔碳材料
        1.2.1 多孔碳材料概述
        1.2.2 多孔碳材料合成
        1.2.3 多孔碳材料的結(jié)構(gòu)改性
    1.3 雜原子摻雜多孔碳
        1.3.1 雜原子摻雜多孔碳材料的形式
        1.3.2 雜原子摻雜多孔碳材料的合成
        1.3.3 雜原子摻雜多孔碳材料在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.4 本論文的研究目的和主要內(nèi)容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 主要內(nèi)容
    參考文獻
2 N摻雜多孔碳材料的制備及其在超級電容器的鋰離子電池中的應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗藥品
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 實驗步驟
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 NDCN的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        2.3.2 NDCN在超級電容器中的應(yīng)用
        2.3.3 NDCN在鋰離子電池中的應(yīng)用
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻
3 高含量N摻雜多孔碳材料的制備及其儲鈉性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗藥品
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 實驗步驟
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 NDCF的結(jié)構(gòu)與形貌表征
        3.3.2 NDCFs在鈉離子電池中的應(yīng)用
        3.3.3 DFT計算
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻
4 N/S共摻雜多孔碳材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗藥品
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 實驗步驟
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 NSDF的結(jié)構(gòu)與形貌表征
        4.3.2 NSDF在三電極體系下電容性能研究
        4.3.3 NSDF在兩電極體系下電容性能研究
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻
5 P摻雜多孔碳納米片的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗藥品
        5.2.2 實驗儀器
        5.2.3 實驗步驟
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 2D-PPCN的形成機理分析
        5.3.2 2D-PPCN的結(jié)構(gòu)與形貌表征
        5.3.3 2D-PPCN的電容性能測試
        5.3.4 2D-PPCN的普適性制備研究
        5.3.5 2D-PPCN的孔結(jié)構(gòu)調(diào)控研究
        5.3.6 孔結(jié)構(gòu)對于2D-PPCNs的電容性能影響研究
    5.4 本章小結(jié)
    參考文獻
6 三維多孔道P摻雜碳納米片的制備及其在鋰硫電池中的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗藥品
        6.2.2 實驗儀器
        6.2.3 實驗步驟
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 PCS的結(jié)構(gòu)與形貌表征
        6.3.2 PCS常規(guī)載量鋰硫電池測試
        6.3.3 PCS高載量鋰硫電池測試
    6.4 本章小結(jié)
    參考文獻
7 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 工作展望
致謝
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表/待發(fā)表論文和會議論文目錄
    期刊論文
    會議論文
附錄2 攻讀博士學(xué)位期間參加的學(xué)術(shù)會議


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Highly nitrogen and sulfur dual-doped carbon microspheres for supercapacitors[J]. Wen Lei,Junpo Guo,Zexing Wu,Cuijuan Xuan,Weiping Xiao,Deli Wang.  Science Bulletin. 2017(14)
[2]多孔碳材料的制備[J]. 吳雪艷,王開學(xué),陳接勝.  化學(xué)進展. 2012(Z1)



本文編號：3732292