過渡金屬-碳復(fù)合材料在電化學(xué)方面的優(yōu)異性能早已引起研究者極大的興趣。但目前的研究難點(diǎn)仍集中在如何尋求一種既簡單、可操作性強(qiáng),同時(shí)又高效的方法來獲取性能優(yōu)異的過渡金屬-碳材料。典型的這種材料,比如在氧還原催化方面有卓越效果的鈷摻雜碳材料;以及在鋰離子電池負(fù)極材料方面一直被廣泛研究的二氧化鈦-碳材料等。本文主要在在上述兩種材料的合成方面提供新的合成思路,同時(shí)深入探究材料形貌及結(jié)構(gòu)的調(diào)變對(duì)其性能的綜合影響。1)鈷、氮共摻雜多孔碳材料（Co/N@C-H）作為氧還原催化劑的研究:提供一種高效的模板法合成該催化材料。通過合成的聚苯乙烯小球（PS）作為模板,配以硝酸鈷以及2-甲基咪唑配體,使沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料（ZIF-67）交聯(lián)生長于PS表面,再經(jīng)過簡單的高溫退火過程實(shí)現(xiàn)模板去除和材料碳化得到目標(biāo)鈷、氮共摻雜碳材料（Co/N@C-H）。經(jīng)研究表明,該材料在氧還原催化方面性能優(yōu)異,可實(shí)現(xiàn)0.883 V_RHE的起始電位,0.823 V_RHE的半波電位,同時(shí)具有良好循環(huán)穩(wěn)定性和甲醇耐受性。上述性能均優(yōu)于近年所報(bào)道的大部分同類型催化劑,且十分接近目前性能最優(yōu)的... 

【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)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

燃料電池中各部件組成示意圖

[13]。圖1-2 可充式鋰離子電池組成部件示意圖[2]Figure 1-2 Schematic of a typical dual-intercalation LIB cell[2]鋰離子充放電過程中電池正負(fù)極的反應(yīng)均為可逆反應(yīng)，正負(fù)極之前存在自然的電勢差，電池處于放電狀態(tài)時(shí)，在自然電勢差的作用下負(fù)極中的鋰離子脫出，并通過電解液的傳輸，穿過隔膜抵達(dá)正極并嵌入至正極材料基體結(jié)構(gòu)中，電子則通過連通的外電路從負(fù)極遷移至正極實(shí)現(xiàn)電中性；當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，電池進(jìn)行相反的可逆過程：電子在外加電場的作用力下從正極向負(fù)極遷移，負(fù)極富集的電子將對(duì)正極鋰離子產(chǎn)生吸引力，促使鋰離子從正極材料中脫出，經(jīng)由相反的路徑遷回電池負(fù)極，并嵌入至負(fù)極材料中，使電池恢復(fù)至初始狀態(tài)并具備再次放電的能力[14]。電池不斷充放電的過程便是鋰離子不停在正負(fù)兩極之間往返遷移的過程

得到的固體采用冷凍干燥的手段干燥，并保存于 60oC 恒溫烘箱中待用。.2 鈷、氮共摻雜碳材料（Co/N@C-H）的合成將前述合成的聚苯乙烯小球 100 mg 均勻地分散于 50 mL 甲醇中，充分超聲 20 min入 1.16 g Co(NO3)2 6H2O，充分?jǐn)嚢?10 min 待溶液呈均一的粉紅色溶液后，緩慢加有 1.3 g 2-甲基咪唑的甲醇溶液 50 mL 最終得到藍(lán)色溶液，并維持常溫?cái)嚢?24 小時(shí)反應(yīng)完全。所生成的藍(lán)色沉淀用甲醇以 8000 rpm 轉(zhuǎn)速離心洗滌 3~5 次后，置于真燥箱中 80oC 恒溫烘干 8 小時(shí)，得到前驅(qū)體（PS@ZIF-67）。所得前驅(qū)體在氮?dú)猓∟2）保護(hù)下，以 5oC /min 的升溫速率升至 700oC，保持恒溫 3 小時(shí)，去除模板同時(shí)碳驅(qū)體，得到目標(biāo)產(chǎn)物——鈷、氮共摻雜碳材料（Co/N@C-H）。材料合成示意圖如下圖 3-1 所示:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong.  Progress in Natural Science. 2009(03)



本文編號(hào)：3534461