異質原子摻雜的多孔碳材料具有改良的表面活性、良好的導電性、高的化學穩(wěn)定性、可調節(jié)的孔結構以及高的比表面積等優(yōu)點,近年來其在氧還原催化劑和超級電容器電極材料等領域的應用得到了廣泛關注。尋求簡單易行、成本低廉以及可控的方法來制備具有高催化活性、高比表面積和豐富孔結構的異質原子摻雜的多孔碳材料成為該學科領域重要研究內容之一。為了簡化制備氮摻雜層次多孔碳的工藝過程、減少資源的消耗和提高多孔碳材料的倍率性能,采用奶粉同時作為碳源和氮源,在空氣氣氛下熔融的NaCl/Na₂CO₃鹽中對奶粉進行700?C熱解1 h來獲得氮摻雜的層次多孔碳材料(NHPC-1)。NHPC-1不僅具有高的比表面積和豐富的層次孔結構,同時N元素成功的摻雜在碳結構中。在兩電極體系的6 M KOH電解液中,NHPC-1電極在0.25 A?g^-1電流密度下的比電容達到360.2 F?g^-1,即使在20 A?g^-1時仍保持258.6 F?g^-1,表明了高的比電容性能和良好的倍率性能。在1 M Na

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 摻雜多孔碳材料
        1.2.1 氮摻雜多孔碳
        1.2.2 氮摻雜多孔碳的制備
        1.2.3 過渡金屬/氮摻雜多孔碳
        1.2.4 過渡金屬/氮摻雜多孔碳的制備
    1.3 摻雜多孔碳材料的應用
    1.4 氮摻雜多孔碳在超級電容器中的應用
        1.4.1 超級電容器
        1.4.2 氮摻雜多孔碳超級電容器電極材料
    1.5 氮摻雜多孔碳和過渡金屬氮和過渡金屬氮/摻雜多孔碳在氧還原反應中的應用氧還原反應中的應用
        1.5.1 氧還原反應
        1.5.2 氮摻雜多孔碳氧還原催化劑
        1.5.3 過渡金屬/氮摻雜多孔碳氧還原催化劑
    1.6 本文的主要研究內容及意義
第2章 實驗材料及分析測試方法
    2.1 實驗材料及設備
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗及測試設備
    2.2 材料的物理化學表征
        2.2.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.2.2 掃描透射電子顯微鏡
        2.2.3 X射線衍射分析
        2.2.4 拉曼光譜測試
        2.2.5 氮氣等溫吸脫附測試
        2.2.6 X射線光電子能譜
        2.2.7 X射線吸收精細結構測試
    2.3 電化學表征
        2.3.1 ORR性能測試系統(tǒng)
        2.3.2 超級電容器性能測試體系
        2.3.3 線性掃描伏安法
        2.3.4 計時電流法
        2.3.5 循環(huán)伏安法
        2.3.6 恒流充放電法
        2.3.7 電化學阻抗圖譜
第3章 熔鹽法制備氮摻雜層次多孔碳
    3.1 引言
    3.2 氮摻雜層次多孔碳的制備
    3.3 氮摻雜層次多孔碳的表征
    3.4 氮摻雜層次多孔碳的電容性能
    3.5 氮摻雜層次多孔碳的催化ORR性能
    3.6 本章小結
第4章 原位模板刻蝕制備鐵氮摻雜的層次多孔碳
    4.1 引言
    4.2 鐵氮摻雜層次多孔碳的制備及表征
    4.3 鐵氮摻雜層次多孔碳的表征
    4.4 鐵氮摻雜層次多孔碳催化ORR的性能
    4.5 鐵氮摻雜層次多孔碳的電容性能
    4.6 本章小結
第5章 鹽溶液引發(fā)明膠交聯(lián)制備鐵氮摻雜定向的多孔碳
    5.1 引言
    5.2 鐵氮摻雜定向多孔碳的制備
    5.3 鐵氮摻雜定向多孔碳的表征
    5.4 鐵氮摻雜定向多孔碳的催化ORR性能
    5.5 定向多孔碳的電容性能
    5.6 本章小結
第6章 錳氮摻雜定向多孔碳的制備
    6.1 引言
    6.2 錳氮摻雜定向多孔碳的制備
    6.3 錳氮摻雜定向多孔碳的表征
    6.4 錳氮摻雜定向多孔碳的催化ORR性能
    6.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝



本文編號：3837544