過渡金屬-碳復合材料在電化學方面的優(yōu)異性能早已引起研究者極大的興趣。但目前的研究難點仍集中在如何尋求一種既簡單、可操作性強,同時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,同時深入探究材料形貌及結構的調變對其性能的綜合影響。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構材料（ZIF-67）交聯生長于PS表面,再經過簡單的高溫退火過程實現模板去除和材料碳化得到目標鈷、氮共摻雜碳材料（Co/N@C-H）。經研究表明,該材料在氧還原催化方面性能優(yōu)異,可實現0.883 V_RHE的起始電位,0.823 V_RHE的半波電位,同時具有良好循環(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】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：85 頁

【學位級別】：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極的反應均為可逆反應，正負極之前存在自然的電勢差，電池處于放電狀態(tài)時，在自然電勢差的作用下負極中的鋰離子脫出，并通過電解液的傳輸，穿過隔膜抵達正極并嵌入至正極材料基體結構中，電子則通過連通的外電路從負極遷移至正極實現電中性；當電池處于充電狀態(tài)時，電池進行相反的可逆過程：電子在外加電場的作用力下從正極向負極遷移，負極富集的電子將對正極鋰離子產生吸引力，促使鋰離子從正極材料中脫出，經由相反的路徑遷回電池負極，并嵌入至負極材料中，使電池恢復至初始狀態(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，充分攪拌 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 最終得到藍色溶液，并維持常溫攪拌 24 小時反應完全。所生成的藍色沉淀用甲醇以 8000 rpm 轉速離心洗滌 3~5 次后，置于真燥箱中 80oC 恒溫烘干 8 小時，得到前驅體（PS@ZIF-67）。所得前驅體在氮氣（N2）保護下，以 5oC /min 的升溫速率升至 700oC，保持恒溫 3 小時，去除模板同時碳驅體，得到目標產物——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】：
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：3534461