基于生物質(zhì)的多孔碳材料的制備及其氧氣還原-析出性能.pdf

1、鋰-空氣電池因為其理論比能量密度高，被認為是極具應用前景的動力電池。但是緩慢的氧氣還原反應(ORR)和氧氣析出反應(OER)導致高過電壓，從而阻礙了其發(fā)展和應用。發(fā)展ORR/OER雙功能催化劑是提高的鋰-空氣電池性能的有效途徑。有機生物廢棄物的再利用，特別是在能源材料領域的應用，不僅可以減少對自然環(huán)境的破壞，而且能促進能源的可持續(xù)發(fā)展。本文主要以有機生物廢棄物為前驅(qū)體，經(jīng)過簡單步驟，得到一系列新型碳材料，并研究了它們的ORR/OER催化

2、性能。
　　以棉布為原料，采用浸漬和熱解等方法合成了Co摻雜的Co-C和Co-N/C系列碳材料催化劑。這些催化劑是具有面心立方形金屬鈷和六角密堆積型金屬鈷的復合材料。在0.1M KOH電解液中，這些催化劑都表現(xiàn)出較好的ORR和OER催化活性。其中Co(1)-700-urea(7％)表現(xiàn)出最好的ORR性能，半波電勢為-0.166V(vs.Ag/AgCl)。而Co(1)-700-urea(10％)表現(xiàn)出最佳的OER性能，在10mA c

3、m-2處的電勢為0.784V。金屬鈷元素和氮元素雙摻雜提高了多孔碳材料的ORR和OER電催化活性。
　　以大豆蛋白為原料，采用浸漬法和水熱法合成了Spi-M(M=Fe，Co，Ni，F(xiàn)e/Co，F(xiàn)e/Ni)和Spi-M-NH3(20％)系列碳材料催化劑。這些催化劑是具有金屬單質(zhì)，金屬化合物或者金屬氧化物的復合材料。在0.1M KOH電解液中表現(xiàn)出較好的催化活性。其中Spi-Fe/Co-NH3(20％)表現(xiàn)出最好的ORR反應活性和穩(wěn)定

4、性，其半波電勢為-0.198V，而Spi-Fe/Ni具備最佳的OER反應活性和穩(wěn)定性，在10mA cm-2處的電勢為0.745V。雙金屬摻雜提高了多孔碳材料的ORR和OER電催化活性。
　　以紫菜為前驅(qū)體，通過水熱和熱解法合成了CNTs-NH3-700和CNTs-NH3-800系列碳材料催化劑。這些催化劑具有中空狀納米管的線性結(jié)構(gòu)。在0.1M KOH電解液中，CNTs(0.05)-NH3(20％)-700表現(xiàn)出最好的ORR性能，半