封常乾:多孔碳及碳基纳米复合材料的制备与电催化性能研究论文

封常乾:多孔碳及碳基纳米复合材料的制备与电催化性能研究论文

本文主要研究内容

作者封常乾(2019)在《多孔碳及碳基纳米复合材料的制备与电催化性能研究》一文中研究指出:设计优化新型多孔碳及碳基纳米复合材料是提高催化剂氧还原反应(ORR)活性的有效途径。本文制备了三种基于功能化碳材料及其纳米复合材料的新型ORR催化剂,并对这三种新型催化剂的ORR性能进行了探究。具体研究内容和结论如下:(1)通过采用尿素改性和KOH活化的方法可制备出具有高比表面积的生物基氮掺杂多孔碳材料(NDACs)。此法的优点是能够进行有效造孔和高含量掺氮;并通过优化煅烧时间和煅烧温度,可以有效改善NDACs内部的孔道结构和氮分布情况,进而提升NDACs的ORR催化活性。(2)通过采用简单的水热反应设计合成了具有双金属配位中心的新型金属-有机框架材料(Fe2Co-MOF)。通过使用配位调节剂醋酸钠以及改变溶剂极性等多变量控制,可实现对Fe2Co-MOF形貌和尺寸的可控合成。在后处理步骤中,以制备的多孔配位聚合物(Fe2Co-MOF-2)为前驱体,经过简单的热处理可制得超薄多孔碳纳米棒负载的纳米复合材料(CoFe2O4@CNR)。CoFe2O4@CNR纳米复合物超薄多孔的碳纳米棒和内部纳米颗粒良好的分散性有效提升了电子转移和ORR催化效率。(3)通过选择富含碳、氮和钴元素且具有方钠石(SOD)拓扑稳定结构的金属有机骨架材料ZIF-67作为模板成功制备了钴氧化合物(Co3O4/Co@NC/CNT)和钴硫化合物(CoS2@NC)两种催化剂。在制备Co3O4/Co@NC/CNT过程中,通过优化前驱体合成和后续煅烧工艺,使制备的复合材料表面具有更多的碳纳米管,这加快了催化剂内电荷转移速度,有效提高了其ORR催化效率;在CoS2@NC的制备过程中,使用气相硫化方法代替传统的水热法,可以制备出具有更加合理的多级孔结构分布的CoS2@NC。此种方法制备的多孔网状结构可以有效解决从活性材料制备到传质能力等出现的各种问题,进而提高材料的催化活性。

Abstract

she ji you hua xin xing duo kong tan ji tan ji na mi fu ge cai liao shi di gao cui hua ji yang hai yuan fan ying (ORR)huo xing de you xiao tu jing 。ben wen zhi bei le san chong ji yu gong neng hua tan cai liao ji ji na mi fu ge cai liao de xin xing ORRcui hua ji ,bing dui zhe san chong xin xing cui hua ji de ORRxing neng jin hang le tan jiu 。ju ti yan jiu nei rong he jie lun ru xia :(1)tong guo cai yong niao su gai xing he KOHhuo hua de fang fa ke zhi bei chu ju you gao bi biao mian ji de sheng wu ji dan can za duo kong tan cai liao (NDACs)。ci fa de you dian shi neng gou jin hang you xiao zao kong he gao han liang can dan ;bing tong guo you hua duan shao shi jian he duan shao wen du ,ke yi you xiao gai shan NDACsnei bu de kong dao jie gou he dan fen bu qing kuang ,jin er di sheng NDACsde ORRcui hua huo xing 。(2)tong guo cai yong jian chan de shui re fan ying she ji ge cheng le ju you shuang jin shu pei wei zhong xin de xin xing jin shu -you ji kuang jia cai liao (Fe2Co-MOF)。tong guo shi yong pei wei diao jie ji cu suan na yi ji gai bian rong ji ji xing deng duo bian liang kong zhi ,ke shi xian dui Fe2Co-MOFxing mao he che cun de ke kong ge cheng 。zai hou chu li bu zhou zhong ,yi zhi bei de duo kong pei wei ju ge wu (Fe2Co-MOF-2)wei qian qu ti ,jing guo jian chan de re chu li ke zhi de chao bao duo kong tan na mi bang fu zai de na mi fu ge cai liao (CoFe2O4@CNR)。CoFe2O4@CNRna mi fu ge wu chao bao duo kong de tan na mi bang he nei bu na mi ke li liang hao de fen san xing you xiao di sheng le dian zi zhuai yi he ORRcui hua xiao lv 。(3)tong guo shua ze fu han tan 、dan he gu yuan su ju ju you fang na dan (SOD)ta pu wen ding jie gou de jin shu you ji gu jia cai liao ZIF-67zuo wei mo ban cheng gong zhi bei le gu yang hua ge wu (Co3O4/Co@NC/CNT)he gu liu hua ge wu (CoS2@NC)liang chong cui hua ji 。zai zhi bei Co3O4/Co@NC/CNTguo cheng zhong ,tong guo you hua qian qu ti ge cheng he hou xu duan shao gong yi ,shi zhi bei de fu ge cai liao biao mian ju you geng duo de tan na mi guan ,zhe jia kuai le cui hua ji nei dian he zhuai yi su du ,you xiao di gao le ji ORRcui hua xiao lv ;zai CoS2@NCde zhi bei guo cheng zhong ,shi yong qi xiang liu hua fang fa dai ti chuan tong de shui re fa ,ke yi zhi bei chu ju you geng jia ge li de duo ji kong jie gou fen bu de CoS2@NC。ci chong fang fa zhi bei de duo kong wang zhuang jie gou ke yi you xiao jie jue cong huo xing cai liao zhi bei dao chuan zhi neng li deng chu xian de ge chong wen ti ,jin er di gao cai liao de cui hua huo xing 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自青岛科技大学的封常乾,发表于刊物青岛科技大学2019-07-19论文,是一篇关于生物碳论文,金属有机骨架论文,铁酸钴论文,钴的衍生物论文,氧还原反应论文,青岛科技大学2019-07-19论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自青岛科技大学2019-07-19论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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