以生物質(zhì)為碳源制備氮摻雜碳納米材料及其電化學性能研究.pdf

1、能源危機問題和化石燃料使用造成日益嚴重的環(huán)境污染，使得開發(fā)高效的能量儲存與轉(zhuǎn)換裝置變得更加重要。碳材料是許多化學電源，如燃料電池、鋰離子電池、超級電容器中常見的電極材料。目前，人們碳材料的制備方法很多，如氣相沉積法、高溫熱裂解法、水熱法等。制備原料有石油裂解過程中的加工產(chǎn)物和生物質(zhì)等。
　　大豆主要含有脂肪、蛋白質(zhì)以及少量的糖類和微量的無機鹽。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，通過凝膠-高溫熱解制備了嵌入式氮摻雜過渡金屬碳材料，將其應用于燃料電池陰極氧還原。同時，將得到的嵌入式氮摻雜碳材料進行活化，得到了多孔材料，將其應用于超級電容器。主要結(jié)果如下:
　　(1)利用凝膠法，即中國傳統(tǒng)制作豆腐點鹵的工藝，以豆渣為前驅(qū)體，硝酸鎳為凝固劑，將納米粒子穩(wěn)定地固定在材料當中，制備了嵌入式氮摻雜過渡金屬碳納米材料，將其應用于燃料電池陰極氧還原，并探究碳化溫度對其催化性能的影響。900C碳化得到的催化

3、劑對氧還原的起始電位為0.86 V(vs RHE)，半波電位0.72 V(vs RHE)。在氮氣飽和的電解液中進行1000圈CV掃描，通過計算，電位僅衰減了47 mV;通過暫態(tài)計時電流法，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對得到的過渡金屬氮摻雜碳納米材料進行活化，制備了氮摻雜多孔碳納米材料，將其應用于超級電容器。在電流密度為1 A/g時，其充放電容量分別為126