过渡金属/氮掺杂多孔碳的制备及其电化学性能研究

发布时间：2023-07-26 20:59

　　异质原子掺杂的多孔碳材料具有改良的表面活性、良好的导电性、高的化学稳定性、可调节的孔结构以及高的比表面积等优点,近年来其在氧还原催化剂和超级电容器电极材料等领域的应用得到了广泛关注。寻求简单易行、成本低廉以及可控的方法来制备具有高催化活性、高比表面积和丰富孔结构的异质原子掺杂的多孔碳材料成为该学科领域重要研究内容之一。为了简化制备氮掺杂层次多孔碳的工艺过程、减少资源的消耗和提高多孔碳材料的倍率性能,采用奶粉同时作为碳源和氮源,在空气气氛下熔融的NaCl/Na₂CO₃盐中对奶粉进行700?C热解1 h来获得氮掺杂的层次多孔碳材料(NHPC-1)。NHPC-1不仅具有高的比表面积和丰富的层次孔结构,同时N元素成功的掺杂在碳结构中。在两电极体系的6 M KOH电解液中,NHPC-1电极在0.25 A?g^-1电流密度下的比电容达到360.2 F?g^-1,即使在20 A?g^-1时仍保持258.6 F?g^-1,表明了高的比电容性能和良好的倍率性能。在1 M Na

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 掺杂多孔碳材料
        1.2.1 氮掺杂多孔碳
        1.2.2 氮掺杂多孔碳的制备
        1.2.3 过渡金属/氮掺杂多孔碳
        1.2.4 过渡金属/氮掺杂多孔碳的制备
    1.3 掺杂多孔碳材料的应用
    1.4 氮掺杂多孔碳在超级电容器中的应用
        1.4.1 超级电容器
        1.4.2 氮掺杂多孔碳超级电容器电极材料
    1.5 氮掺杂多孔碳和过渡金属氮和过渡金属氮/掺杂多孔碳在氧还原反应中的应用氧还原反应中的应用
        1.5.1 氧还原反应
        1.5.2 氮掺杂多孔碳氧还原催化剂
        1.5.3 过渡金属/氮掺杂多孔碳氧还原催化剂
    1.6 本文的主要研究内容及意义
第2章 实验材料及分析测试方法
    2.1 实验材料及设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验及测试设备
    2.2 材料的物理化学表征
        2.2.1 场发射扫描电子显微镜
        2.2.2 扫描透射电子显微镜
        2.2.3 X射线衍射分析
        2.2.4 拉曼光谱测试
        2.2.5 氮气等温吸脱附测试
        2.2.6 X射线光电子能谱
        2.2.7 X射线吸收精细结构测试
    2.3 电化学表征
        2.3.1 ORR性能测试系统
        2.3.2 超级电容器性能测试体系
        2.3.3 线性扫描伏安法
        2.3.4 计时电流法
        2.3.5 循环伏安法
        2.3.6 恒流充放电法
        2.3.7 电化学阻抗图谱
第3章 熔盐法制备氮掺杂层次多孔碳
    3.1 引言
    3.2 氮掺杂层次多孔碳的制备
    3.3 氮掺杂层次多孔碳的表征
    3.4 氮掺杂层次多孔碳的电容性能
    3.5 氮掺杂层次多孔碳的催化ORR性能
    3.6 本章小结
第4章 原位模板刻蚀制备铁氮掺杂的层次多孔碳
    4.1 引言
    4.2 铁氮掺杂层次多孔碳的制备及表征
    4.3 铁氮掺杂层次多孔碳的表征
    4.4 铁氮掺杂层次多孔碳催化ORR的性能
    4.5 铁氮掺杂层次多孔碳的电容性能
    4.6 本章小结
第5章 盐溶液引发明胶交联制备铁氮掺杂定向的多孔碳
    5.1 引言
    5.2 铁氮掺杂定向多孔碳的制备
    5.3 铁氮掺杂定向多孔碳的表征
    5.4 铁氮掺杂定向多孔碳的催化ORR性能
    5.5 定向多孔碳的电容性能
    5.6 本章小结
第6章 锰氮掺杂定向多孔碳的制备
    6.1 引言
    6.2 锰氮掺杂定向多孔碳的制备
    6.3 锰氮掺杂定向多孔碳的表征
    6.4 锰氮掺杂定向多孔碳的催化ORR性能
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3837544