過渡金屬碳化物-B、N摻雜納米碳的制備及其電催化性能.pdf

1、為了滿足人類對可持續(xù)能源的高度需求，新型能量存儲與轉(zhuǎn)換器件的發(fā)展是十分必要的，如燃料電池、金屬-空氣電池等。然而，這些器件的商業(yè)化應(yīng)用仍然受到陰極氧還原反應(yīng)(ORR)動力學(xué)緩慢的限制。與鉑基貴金屬催化劑相比，非貴金屬ORR催化劑的研究更為重要。研究發(fā)現(xiàn)，過渡金屬-氮-碳(M-N-C)復(fù)合材料以及雜原子摻雜納米碳材料均具有優(yōu)異的ORR性能。因此，基于1+1＞2協(xié)同效應(yīng)的發(fā)揮，將過渡金屬碳化物與B，N摻雜納米碳復(fù)合將具有更優(yōu)異的ORR催化活

2、性。
　　本論文以含有豐富碳源和氮源的三聚氰胺為原料，合成了系列過渡金屬碳化物/B,N共摻雜（或N摻雜）納米碳復(fù)合體，具體研究內(nèi)容如下:1、制備碳化釩/N摻雜納米碳復(fù)合體。先將偏釩酸銨和硝酸鈷反應(yīng)，再通過浸漬法將其與三聚氰胺形成前驅(qū)體，高溫碳化后生成碳化釩/N摻雜納米碳復(fù)合體。在堿性電解質(zhì)中表現(xiàn)了良好的ORR催化活性和穩(wěn)定性，對氧氣分子的還原路徑為為四電子過程，同時(shí)具有優(yōu)異的抗甲醇性能。
　　2、合成碳化鐵(鈷)/N摻雜納米

3、碳復(fù)合體。以普魯士藍(lán)類似物為前驅(qū)體，三聚氰胺為碳源和氮源，制備了碳化鐵（鈷）/N摻雜納米碳復(fù)合體。復(fù)合體在堿性電解質(zhì)中展具有優(yōu)異的ORR性能，與商業(yè)Pt/C催化劑相比，其具有更大的動力學(xué)電流密度、優(yōu)異的穩(wěn)定性和抗甲醇性能。
　　3、制備Fe-Fe3C/B、N共摻雜石墨化納米碳復(fù)合體。將三聚氰胺、硼酸、硝酸鐵通過配位作用制備前驅(qū)體，再經(jīng)過高溫碳化合成了Fe-Fe3C/B、N共摻雜石墨化納米碳復(fù)合體。作為非鉑催化劑，在堿性條件下展現(xiàn)了