以生物質(zhì)為碳源制備氮摻雜碳納米材料及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、能源危機(jī)問(wèn)題和化石燃料使用造成日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，使得開(kāi)發(fā)高效的能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換裝置變得更加重要。碳材料是許多化學(xué)電源，如燃料電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器中常見(jiàn)的電極材料。目前，人們碳材料的制備方法很多，如氣相沉積法、高溫?zé)崃呀夥?、水熱法等。制備原料有石油裂解過(guò)程中的加工產(chǎn)物和生物質(zhì)等。
　　大豆主要含有脂肪、蛋白質(zhì)以及少量的糖類(lèi)和微量的無(wú)機(jī)鹽。食品工業(yè)中利用大豆提取食物油，其殘余物（豆渣）含有豐富的蛋白質(zhì)。本論文利用豆渣為前驅(qū)體，

2、硝酸鎳為金屬源，通過(guò)凝膠-高溫?zé)峤庵苽淞饲度胧降獡诫s過(guò)渡金屬碳材料，將其應(yīng)用于燃料電池陰極氧還原。同時(shí)，將得到的嵌入式氮摻雜碳材料進(jìn)行活化，得到了多孔材料，將其應(yīng)用于超級(jí)電容器。主要結(jié)果如下:
　　(1)利用凝膠法，即中國(guó)傳統(tǒng)制作豆腐點(diǎn)鹵的工藝，以豆渣為前驅(qū)體，硝酸鎳為凝固劑，將納米粒子穩(wěn)定地固定在材料當(dāng)中，制備了嵌入式氮摻雜過(guò)渡金屬碳納米材料，將其應(yīng)用于燃料電池陰極氧還原，并探究碳化溫度對(duì)其催化性能的影響。900C碳化得到的催化

3、劑對(duì)氧還原的起始電位為0.86 V(vs RHE)，半波電位0.72 V(vs RHE)。在氮?dú)怙柡偷碾娊庖褐羞M(jìn)行1000圈CV掃描，通過(guò)計(jì)算，電位僅衰減了47 mV;通過(guò)暫態(tài)計(jì)時(shí)電流法，12000 s之后電流依然保持了72％，具有較高的穩(wěn)定性。
　　(2)以K2C2O4，KOH和K2CO3對(duì)得到的過(guò)渡金屬氮摻雜碳納米材料進(jìn)行活化，制備了氮摻雜多孔碳納米材料，將其應(yīng)用于超級(jí)電容器。在電流密度為1 A/g時(shí)，其充放電容量分別為126