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1、中圖分類號(hào)：TQ152論文編號(hào)：2017304050UDC：密級(jí)：公開碩士學(xué)位論文異性元素對(duì)全釩液流電池釩離子電對(duì)的催化研究作者姓名：蔣英巧學(xué)科名稱：化學(xué)工程與技術(shù)研究方向：材料電化學(xué)學(xué)習(xí)單位：華北理工大學(xué)學(xué)制:2.5年提交日期:2017年12月4日申請(qǐng)學(xué)位類別：工學(xué)碩士導(dǎo)師姓名：戴磊教授單位：華北理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院何章興副教授單位：華北理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院論文評(píng)閱人：匿名單位：匿名單位：論文答辯日期：2018年3月2日答辯委員會(huì)主席：劉大成教授關(guān)鍵詞：全釩液流電池；碳基類催化劑；異性元素唐山
2、華北理工大學(xué)2018年3月CatalysisofHeteroatomsforVanadiumIonRedoxReactioninVanadiumRedoxFlowBatteryDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringByJiangYingqiao(Che
3、micalEngineeringandTechnology)ProfessorDaiLeiSupervisor:HeZhangxingMarch,2018獨(dú)創(chuàng)性說(shuō)明本人鄭重聲明：所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得華北理工大學(xué)以外其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。論文作者簽名：日期
4、：2018年3月9日關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解華北理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：已獲學(xué)位的研究生必須按學(xué)校規(guī)定提交學(xué)位論文，學(xué)校有權(quán)保留、送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)校可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容采用影印、縮印或編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行公開、檢索和交流。作者和導(dǎo)師同意論文公開及網(wǎng)上交流的時(shí)間：□自授予學(xué)位之日起□自年月日起作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：2018年3月9日簽字日期：2018年3月9日摘要摘要全釩液流電池系統(tǒng)具有響應(yīng)快、設(shè)計(jì)靈活、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已成為最
5、具潛力的儲(chǔ)能系統(tǒng)之一。電極材料是該系統(tǒng)中的關(guān)鍵材料之一，為釩氧化還原電對(duì)提供反應(yīng)場(chǎng)所。由于碳基類材料（如石墨氈等）具有低成本、高導(dǎo)電性、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于釩電池中，但其電化學(xué)活性較差，限制了其商業(yè)化推廣。為了提高電極的電化學(xué)性能，本文對(duì)異性元素?fù)诫s碳基類催化劑對(duì)VO2+/VO+2氧化還原反應(yīng)的影響進(jìn)行了研究。1）用植酸作P源制備P摻雜碳納米管，采用液相分散和高溫?zé)峤?，在不影響CNTs主體形貌的前提下，可使P原子均勻地?fù)饺氲紺NTs碳層中。通過研究溫度對(duì)碳納米管P摻雜的影響，發(fā)現(xiàn)P摻雜
6、碳納米管的電化學(xué)活性均顯著增強(qiáng)，且800℃處理的樣品電化學(xué)活性最高，CNTs-P8作為釩電池正極催化劑，可顯著提高電池的放電容量和能量效率。2）以葡萄糖為原料，采用水熱和高溫煅燒兩步碳化，得到碳微球（CMS-C），再分別以NH4Cl作為N源，(NH4)2HPO4作為N和P源，進(jìn)行煅燒合成CMS-N和CMS-NP。N和P原子摻入碳微球的碳框架中，增加碳微球結(jié)構(gòu)缺陷位點(diǎn)，改變碳微球表面電荷分布狀態(tài)，為VO2+/VO+2氧化還原反應(yīng)提供活性位點(diǎn)，提高碳微球電化學(xué)性能。而且電化學(xué)測(cè)試表明，碳微球電化學(xué)活
7、性順序?yàn)椋篊MS-NP>CMS-N>CMS-C。此外，電池使用CMS-NP催化劑，可有效減小電池極化，提高電池能量密度。3）將水泡發(fā)的木耳進(jìn)行水熱處理，然后用KOH作為活化劑進(jìn)行高溫煅燒，制備出多孔碳材料（FDC-K），并引入含氧官能團(tuán)。含氧基團(tuán)可提高材料的親水性，促進(jìn)電極表面的傳質(zhì)過程，而且FDC-K具有較大的比表面積和較高孔隙率，可為VO2+/VO+2++2氧化還原反應(yīng)提供更大的反應(yīng)場(chǎng)所，因此，F(xiàn)DC-K可作為VO/VO2氧化還原反應(yīng)的催化劑，且成本低，易獲取，具有廣大的應(yīng)用前景。圖32幅；
8、表8個(gè)；參87篇。關(guān)鍵詞：全釩液流電池；碳基類催化劑；異性元素分類號(hào)：TQ152-I-華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractVanadiumflowbatterysystem(VRFB)hasbeenoneofthemostpotentialenergystoragesystems,withadvantagesoffastresponse,flexibledesign,andenvironmentallyfriendly.InVRFB,asoneofkeymaterials,electrode
