鈷基氮摻雜碳復(fù)合材料的制備及其能量轉(zhuǎn)換與儲存的性能研究

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1、工程碩士學(xué)位論文鈷基氮摻雜碳復(fù)合材料的制備及其能量轉(zhuǎn)換與儲存的性能研究作者姓名甄梓豪學(xué)科專業(yè)環(huán)境工程校內(nèi)指導(dǎo)教師蔣仲杰教授校外指導(dǎo)老師畢鴻亮高級工程師所在學(xué)院環(huán)境與能源學(xué)院論文提交日期2018年5月InvestigationofEnergyConversionandStoragePerformanceofCobaltBasedN-dopedCarboncompositesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZihaoZhenSuperviso

2、r：Prof.Zhong-jieJiangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號：TM911學(xué)校代號：10561學(xué)號：201521033076華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文鈷基氮摻雜碳復(fù)合材料的制備及其能量轉(zhuǎn)換與儲存的性能研究作者姓名：甄梓豪指導(dǎo)教師姓名、職稱：蔣仲杰(教授)申請學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱：環(huán)境工程論文形式：□產(chǎn)品研發(fā)□工程設(shè)計(jì)■應(yīng)用研究□工程/項(xiàng)目管理□調(diào)研報(bào)告研究方向：綠色能源化學(xué)與技術(shù)論文提交日期：年月日論文答辯日期：年月日學(xué)位

3、授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會成員：主席：韋朝海委員：汪曉軍董玉蓮馮春華楊志泉華南理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研宂所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研宄做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：曰期月曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、

4、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬華南理工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保存并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位）學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全論文被查閱（除在保密期內(nèi)的保密論文外；部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位一致論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相。本學(xué)位論文屬于：：年）□保密，（校保密委員會審定為涉密學(xué)位時間＿＿月曰＿年月日解密后適用本授權(quán)書。于＿ｓＳ保密意在校園網(wǎng)上發(fā)布，供校內(nèi)師生和與學(xué)校

5、有共享協(xié)議，同的單位瀏覽；同意將本人學(xué)位論文提交中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社全文出版和編入ＣＮＫＩ《中國知識資源總庫》，傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。“”內(nèi)打Ｖ）（請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框作者簽、日期指導(dǎo)教師簽名：曰期＼聯(lián)作者聯(lián)系電話：電子郵箱：系地址（含郵編）：＼摘要過渡金屬-碳復(fù)合材料是一類被廣泛認(rèn)為具有良好電化學(xué)性能的材料，在能量轉(zhuǎn)換與儲存的應(yīng)用中備受關(guān)注。在燃料電池以及鋰離子電池領(lǐng)域，鈷基碳復(fù)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(shè)計(jì)

6、、合成以及調(diào)控材料的形貌結(jié)構(gòu)，在決定它們的電化學(xué)性能方面具有至關(guān)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(fù)合材料，系統(tǒng)地研究調(diào)控材料形貌以及影響其電化學(xué)性能的關(guān)鍵因素。1）Co-CoO@NC/NC的氧還原催化性質(zhì)：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(qū)體進(jìn)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-CoO@NC）復(fù)合的多級結(jié)構(gòu)電催化劑材料。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，獲得的Co-CoO@NC/NC材料具有很高的氧還原反應(yīng)催化活性。在電催

7、化氧還原性能測試中，Co-CoO@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(bào)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-CoO@NC/NC也展現(xiàn)出良好的氧還原反應(yīng)穩(wěn)定性。上述結(jié)果表明Co-CoO@NC/NC是一種非常有前景的氧還原反應(yīng)催化劑。系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)證明，煅燒溫度對于合成的Co-CoO@NC/NC性能具有很大的影o響，尤其是經(jīng)800C煅燒得到的材料展現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原催化活性

8、。尿素被證實(shí)在Co-CoO@NC/NC的合成中起到至關(guān)重要的作用：它不僅能夠能夠促進(jìn)尺寸均勻的Co-CoO納米顆粒的形成，也能夠提升的Co-CoO@NC/NC電催化性能。同時，Co-CoO納米顆粒和NC之間存在一種較強(qiáng)的電子相互作用，有利于提高材料的電化學(xué)催化活性。2）Co(OH)2六邊型納米片的儲鋰性質(zhì)：通過水熱法制備Co(OH)2六邊納米片前驅(qū)體。研究表明，表面活性劑六次甲基四胺（HMTA）的用