過渡金屬-碳復合材料是一類被廣泛認為具有良好電化學性能的材料,在能量轉換與儲存的應用中備受關注。在燃料電池以及鋰離子電池領域,鈷基碳復合材料至今已經(jīng)得到一定的研究。因此,尋求一種高效可控的制備方法,用于設計、合成以及調控材料的形貌結構,在決定它們的電化學性能方面具有至關重要的作用。本論文主要通過熱分解法和水熱法制備兩種鈷基碳復合材料,系統(tǒng)地研究調控材料形貌以及影響其電化學性能的關鍵因素。1)Co-Co O@NC/NC的氧還原催化性質:通過對硝酸鈷（Co（NO3）2）、葡萄糖以及尿素混合干燥得到的前驅體進行簡單的煅燒,制備出一種由氮摻雜碳納米片（NC）以及氮摻雜碳包覆鈷-氧化鈷納米顆粒（Co-Co O@NC）復合的多級結構電催化劑材料。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),獲得的Co-Co O@NC/NC材料具有很高的氧還原反應催化活性。在電催化氧還原性能測試中,Co-Co O@NC/NC的氧還原起始電位為0.961V（vs.RHE）,半波電位為0.868V（vs.RHE）。無論是起始電位還是半波電位均高于大部分已報道的催化劑材料,甚至接近商業(yè)化Pt/C催化劑（目前最好的催化劑之一）。另外,Co-Co O@NC/... 

【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(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

酸性和堿性電解質中的氧還原反應電子轉移過程示意圖

導致燃料電池的 Pt 載量非常高。目前采用的商業(yè)化 Pt 催化劑都是將貴金屬 Pt 負載到比表面積非常高的碳載體上，從而提高金屬 Pt 的利用率，降低了 Pt 載量。盡管如此，圖1-2表明Pt貴金屬的資源匱乏，Pt催化劑雖然被證實具有較高的氧還原催化性能，但是存在的成本昂貴、穩(wěn)定性不佳、甲醇耐受性較差等問題，依然是燃料電池商業(yè)化應用的嚴重障礙。

圖 1-4 從零維到三維結構的鋰離子電池負極材料形貌與結構的演變示意圖[re 1-4. Schematic illustration of systematic morphology evolution0 to 3-dimensional architecture of LIB anode materials.[26]年，Sun 等[32]以醋酸鈷為原料，在氧化石墨烯上原位生長 CoO 納米顆粒，graphene 復合材料。該材料在 200 mA g-1的電流下循環(huán)500圈后展現(xiàn)出高達10比容量以及出色的長期循環(huán)穩(wěn)定性，表明材料之間構筑的導電網(wǎng)絡有利于提的電化學性能以及結構穩(wěn)定性。Wang 等[33]設計與制備了一種無定形 CoSnO3@種特殊中空結構的復合材料具有較高的可逆容量以及良好的倍率性能，表的協(xié)同效應有利于提高材料的倍率性能。另外，Gao 等[34]以硝酸鋅和硝酸鈷為檬酸和表面活性劑 HMTA 的調控下，合成 ZnCo2O4納米片/還原氧化石墨烯復合料在 90 mA g-1的電流下循環(huán) 100 圈后仍保持 961 mAh g-1的可逆比容量。Y調節(jié)反應溶劑的組分和比例，制備一種形貌可控的 CoxMn3-xO4納米材料。這種大倍率充放電過程中展現(xiàn)出較高的比容量，是一種先進的鋰離子電池負極

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3623757