导　　师： 蒋仲杰;毕鸿亮

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 过渡金属-碳复合材料是一类被广泛认为具有良好电化学性能的材料,在能量转换与储存的应用中备受关注。在燃料电池以及锂离子电池领域,钴基碳复合材料至今已经得到一定的研究。因此,寻求一种高效可控的制备方法,用于设计、合成以及调控材料的形貌结构,在决定它们的电化学性能方面具有至关重要的作用。本论文主要通过热分解法和水热法制备两种钴基碳复合材料,系统地研究调控材料形貌以及影响其电化学性能的关键因素。1)Co-Co O@NC/NC的氧还原催化性质:通过对硝酸钴(Co(NO3)2)、葡萄糖以及尿素混合干燥得到的前驱体进行简单的煅烧,制备出一种由氮掺杂碳纳米片(NC)以及氮掺杂碳包覆钴-氧化钴纳米颗粒(Co-Co O@NC)复合的多级结构电催化剂材料。经研究发现,获得的Co-Co O@NC/NC材料具有很高的氧还原反应催化活性。在电催化氧还原性能测试中,Co-Co O@NC/NC的氧还原起始电位为0.961V(vs.RHE),半波电位为0.868V(vs.RHE)。无论是起始电位还是半波电位均高于大部分已报道的催化剂材料,甚至接近商业化Pt/C催化剂(目前最好的催化剂之一)。另外,Co-Co O@NC/NC也展现出良好的氧还原反应稳定性。上述结果表明Co-Co O@NC/NC是一种非常有前景的氧还原反应催化剂。系统的实验证明,煅烧温度对于合成的Co-Co O@NC/NC性能具有很大的影响,尤其是经800oC煅烧得到的材料展现出优异的氧还原催化活性。尿素被证实在Co-Co O@NC/NC的合成中起到至关重要的作用:它不仅能够能够促进尺寸均匀的Co-Co O纳米颗粒的形成,也能够提升的Co-Co O@NC/NC电催化性能。同时,Co-Co O纳米颗粒和NC之间存在一种较强的电子相互作用,有利于提高材料的电化学催化活性。2)Co(OH)六边型纳米片的储锂性质:通过水热法制备Co(OH)六边纳米片前驱体。研究表明,表面活性剂六次甲基四胺(HMTA)的用量以及p H值对于水热

关 键 词： 纳米颗粒 氮掺杂碳 氧还原反应 锂离子电池 形貌控制 六边形纳米片

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