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晶態(tài)碳基材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及電化學(xué)應(yīng)用

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晶態(tài)納米碳石墨烯碳化物超電燃料電池

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所屬學(xué)科：

分子表征

來源：

第十三屆全國(guó)應(yīng)用化學(xué)會(huì)議論文集（2013.8.23~26，長(zhǎng)春）

簡(jiǎn)介：

基于基團(tuán)相互作用原理，調(diào)節(jié)碳源及與其相互作用的金屬催化劑離子前體的種類，設(shè)計(jì)合成了形貌、結(jié)構(gòu)多樣的石墨化納米碳材料[l]。通過控制碳源基團(tuán)種類和數(shù)量及其與金屬離子的絡(luò)合作用程度實(shí)現(xiàn)了低缺陷、高導(dǎo)電性石墨烯的原位自生模板可控制備[2]。以玉米桿、椰殼、石墨等為原料，制備了高質(zhì)量的石墨烯和系列具有多孔、大比表面特征的片層類石墨烯納米碳[3-5]。在此基礎(chǔ)上采用原位同步等方法合成碳化物及高度分散的碳基復(fù)合體載體材料[6]。所得材料在能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用性能。擔(dān)載貴金屬Pt和Pd后在催化甲醇、甲酸等燃料的電氧化反應(yīng)以及氧還原反應(yīng)中展現(xiàn)出很好的催化性能，降低了貴金屬的用量的同時(shí)大幅度提升了其利用效率[7]。所合成的VN/石墨碳在擔(dān)載低含量Pt時(shí)展示了優(yōu)異的催化氧還原性能，優(yōu)于商用的Pt/C材料[8]。。尤其是Fe2N/N-摻雜類石墨烯復(fù)合非金屬催化劑，由于Fe2N與N摻雜的協(xié)同作用，可作為無Pt的催化氧還原反應(yīng)催他劑，具有好的活性和穩(wěn)定性[9]。同時(shí)，所得材料作為超電電極材料具有優(yōu)異的儲(chǔ)能特性，良好的穩(wěn)定性、寬的電化學(xué)窗口。在水系電解質(zhì)中的比電容量高達(dá)210-300F/g，有機(jī)體系中比電容量為180-200F/g，經(jīng)過10000次連續(xù)充放電后，性能無明顯衰減。另外，這類材料組裝的電容器具有高能量密度和功率密度，比能量能達(dá)到40-60Wh/kg，功率密度達(dá)到4000-10000W/kg，優(yōu)于目前商用的碳材料及其它類的碳基電極材料，具有很好的實(shí)際應(yīng)用潛能。我們的研究提供一種利用具有極性基團(tuán)的聚合物、生物質(zhì)和農(nóng)作物廢棄物為原料合成晶態(tài)碳基復(fù)合體的新方法，具有原料價(jià)廉易得、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)可控且產(chǎn)率高的特點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)高性能燃料電池催化劑載體材料有重要的意義。

作者：

付宏剛田春貴王蕾孫立王瑞紅楊軍尹杰

上傳時(shí)間：

2013-09-29 16:20:40

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