在陸生植物中,木質(zhì)素是僅次于纖維素的第二大有機(jī)物,由于木質(zhì)素較高的碳含量,利用木質(zhì)素制備的介孔炭材料在電容器和電催化方面具有廣泛應(yīng)用前景。本文以來源廣泛、價(jià)格低廉的木質(zhì)素為碳源,制備非金屬摻雜納米碳材料,探究制備條件對摻雜碳材料的影響,評價(jià)該材料電催化氧還原的性能,并討論結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系,推動(dòng)非貴金屬催化的燃料電池發(fā)展。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:（1）以蔗渣木質(zhì)素為碳前驅(qū)體,通過調(diào)節(jié)三聚氰胺與尿素的比例,經(jīng)過一步退火成功制備了類石墨烯結(jié)構(gòu)的納米碳薄片。通過制備條件調(diào)控了納米碳薄片的比表面積、孔徑分布、氮-硫摻雜量、摻雜形式。在三聚氰胺與尿素的最佳比例為1:4:4,熱解溫度為1000 ^o C在下,獲得了石墨化程度高的氮硫共摻雜的褶皺豐富的納米碳薄片（LC-4-1000）,該材料比表面積高達(dá)1208 m² g-¹,孔容達(dá)到1.40 cm³ g-¹。在堿性介質(zhì)中,LC-4-1000的半波電位(E_1/2=0.860 V)比商業(yè)Pt/C(E_1/2=... 

【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)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氫氧燃料電池體系簡易圖

3.1.4 構(gòu)筑特殊形貌通過構(gòu)筑納米線、納米棒、納米管、納米籠、納米多孔以及核殼結(jié)構(gòu)，能顯著提 ORR 性能，一維的納米線結(jié)構(gòu)表面氧結(jié)合能比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更低，具有更高的 ORR 活，因此可以用一維納米線構(gòu)筑三維相互連接的多孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升材料的導(dǎo)電性氧還原活性，Liu 等[27]用一維納米線構(gòu)筑三維相互連接的氣凝膠結(jié)構(gòu)，這種雙金屬Pt-Pd）氣凝膠的質(zhì)量活性是商業(yè)Pt/C 的 5 倍；通過構(gòu)筑鉑合金（如Pt3Ni）納米籠改變晶體取向，例如暴露活性更高的 Pt3Ni(111) 晶面，而不是 Pt3Ni(100) 和 Pt3Ni10)，Chen等[28]在氯仿和正己烷中分散PtNi3粉末持續(xù)兩個(gè)星期，轉(zhuǎn)化過程如圖所示，體 PtNi3逐漸轉(zhuǎn)化為空心的納米框架。；與固體顆粒相比，納米多孔Pt結(jié)構(gòu)能提供更的反應(yīng)活性部位，從而提高 ORR 性能，Strasser 等[29]人發(fā)現(xiàn)Pt無孔與多孔結(jié)構(gòu)的臨粒徑為15 nm，低于15 nm，顆粒傾向于形成無孔（核殼）結(jié)構(gòu)，而顆粒大于15 nm示出多孔結(jié)構(gòu)。

1，同時(shí)具備高活性的氧還原和析氧性能。圖1-3 應(yīng)用殼聚糖和Mg(OH)2作為起孔劑制備Co-N共摻雜多孔類石墨烯Co@N-PGCS[36]Fig 1-3 Synthesis procedure of Co@N-PGCS using chitosan and Mg(OH)2as a pore-directingagent[36]1.4.1.2 軟模板法由于硬模板法在移除模板劑的過程中，常常用到酸液，對環(huán)境有一定危害，并且，移除過程不可避免會(huì)造成孔結(jié)構(gòu)坍塌，對材料比表面積和電化學(xué)性能都造成巨大影響，因此，軟模板法應(yīng)運(yùn)而生。軟模板法是利用碳前驅(qū)體與軟模板劑官能團(tuán)相互反應(yīng)，經(jīng)過高溫碳化后，前驅(qū)體自組裝成多孔石墨碳。軟模板法的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：第一，前驅(qū)體

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級活性炭的合成及活化反應(yīng)機(jī)理[J]. 邢偉,張明杰,閻子峰.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2002(04)



本文編號：2988964