鋅空氣電池成本低,安全性高,能量密度高,在動(dòng)力系統(tǒng)和儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。然而其陰極氧還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢,缺乏高效、廉價(jià)的催化材料。本論文圍繞低成本、高性能分級(jí)孔碳材料的制備與性能研究,開展以下研究?jī)?nèi)容:1.發(fā)展剛性自模板制備氮硫共摻雜分級(jí)孔碳材料的新方法。以剛性的富含氮硫的共價(jià)有機(jī)聚合物(N-S-COP)為自模板,碳化得到氮硫共摻雜分級(jí)孔碳(HPNSC)。掃描電鏡、氮?dú)馕摳揭约半娀瘜W(xué)測(cè)試結(jié)果表明:HPNSC不僅保留了 N-S-COP的宏觀結(jié)構(gòu),還具有更豐富的微觀分級(jí)孔結(jié)構(gòu),BET 比表面積高達(dá)1261 m2 g-1,氧還原半波電位高于商用Pt/C催化劑20 mV。2.探究孔結(jié)構(gòu)與催化性能的構(gòu)效關(guān)系。通過(guò)改變碳化溫度,調(diào)控催化劑的孔結(jié)構(gòu)與元素組成,初步探究了催化劑HPNSC的孔結(jié)構(gòu)與電化學(xué)活性面積和質(zhì)量催化活性之間的關(guān)系。結(jié)果表明:HPNSC的電化學(xué)比表面積主要由介孔和大孔構(gòu)成,微孔的貢獻(xiàn)較小,電化學(xué)比表面積高達(dá)429 m2 g-1;只有摻雜在電化學(xué)活性面積上的異原子才能創(chuàng)制出有效的活性位點(diǎn),催化氧還原反應(yīng);創(chuàng)制出質(zhì)量活性最高的非金屬氧還原催化劑,高達(dá)126.7 mA mg-1...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 鋅空氣電池簡(jiǎn)介
    1.2 陰極氧還原催化劑的研究進(jìn)展
        1.2.1 貴金屬催化劑
        1.2.2 非貴金屬催化劑
        1.2.3 非金屬催化劑
    1.3 分級(jí)孔結(jié)構(gòu)型催化劑的研究進(jìn)展
        1.3.1 硬模板法
        1.3.2 軟模板法
        1.3.3 自模板法
    1.4 本論文選題的目的及意義
第二章 氮硫共摻雜碳材料的制備與性能研究
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
    2.3 富氮硫共價(jià)有機(jī)聚合物(N-S-COP)的合成及其性能分析
        2.3.1 富氮硫共價(jià)有機(jī)聚合物的合成
        2.3.2 富氮硫共價(jià)有機(jī)聚合物的形貌
        2.3.3 富氮硫共價(jià)有機(jī)聚合物的結(jié)構(gòu)
    2.4 氮硫共摻雜碳材料的制備
        2.4.1 自模板法合成氮硫共摻雜分級(jí)孔碳(HPNSC)
        2.4.2 非自模板法合成氮硫共摻雜碳(NSC)
    2.5 自模板法對(duì)氮硫共摻雜碳材料的組成及結(jié)構(gòu)影響
        2.5.1 氮硫共摻雜碳材料的形貌
        2.5.2 氮硫共摻雜碳材料的晶型結(jié)構(gòu)
        2.5.3 氮硫共摻雜碳材料的碳化程度
        2.5.4 氮硫共摻雜碳材料的元素組成
        2.5.5 氮硫共摻雜碳材料的孔結(jié)構(gòu)
    2.6 自模板法對(duì)氮硫共摻雜碳材料的電催化性能的影響
        2.6.1 氮硫共摻雜碳材料的氧還原催化性能
        2.6.2 氮硫共摻雜碳材料的催化路徑
        2.6.3 氮硫共摻雜碳材料的穩(wěn)定性
    2.7 本章小結(jié)
第三章 碳化溫度對(duì)氮硫共摻雜碳材料的影響研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
    3.3 HPNSC-T的合成
    3.4 碳化溫度對(duì)催化劑的組成及結(jié)構(gòu)影響
        3.4.1 HPNSC-T的形貌
        3.4.2 HPNSC-T的晶型結(jié)構(gòu)
        3.4.3 HPNSC-T的碳化程度
        3.4.4 HPNSC-T的元素組成
        3.4.5 HPNSC-T的孔結(jié)構(gòu)
    3.5 孔結(jié)構(gòu)與催化性能的構(gòu)效關(guān)系
        3.5.1 HPNSC的電化學(xué)比表面積與孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系探究
        3.5.2 HPNSC的質(zhì)量活性與孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系探究
    3.6 碳化溫度對(duì)催化劑的電催化性能的影響
        3.6.1 HPNSC-T的氧還原催化性能
        3.6.2 HPNSC-T的催化路徑
        3.6.3 HPNSC-T的交流阻抗
    3.7 本章小結(jié)
第四章 HPNSC在一次鋅空氣電池中的應(yīng)用
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑
    4.3 一次鋅空氣電池的組裝
    4.4 一次鋅空氣電池性能探究
        4.4.1 功率密度
        4.4.2 倍率性能
        4.4.3 能量密度
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表學(xué)術(shù)論文
    發(fā)表及已接收文章
    發(fā)表專利
作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介
    作者簡(jiǎn)介
    導(dǎo)師簡(jiǎn)介
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本文編號(hào)：3814027