氮掺杂的中空多孔结构碳纳米框架的制备,表征和性能研究文献综述

 2022-01-06 20:09:47

全文总字数:5378字

文献综述

一、课题背景随着社会的进步,锂离子电池已无法满足日益增长的便携式电子设备和电动汽车的需求,由于锂离子电池的高成本和资源短缺,寻找可替代充电电池技术变得尤为重要。

金属-空气电池,特别是锌-空气电池,由于其环保、低成本效益、安全、可充电性和优异的耐久性,被认为是锂离子电池的潜在替代品。

目前,铂(Pt)和钌(Ru)材料分别是最活跃的氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化剂。

然而,由于贵金属基催化剂的高成本,锌空气电池的发展受到了限制。

非贵金属催化剂的研究与开发已成为锌空气电池的研究课题之一。

[1-2]二、介绍碳质材料包括多孔碳、石墨、石墨烯、碳纳米纤维、纳米管等,已被广泛应用于锂离子电池、超级电容器等储能系统的电极材料。

特别是多孔空心碳微球(图1),由于其独特的结构[3-4]、稳定的化学和物理性能,在能量存储和转换、传感器技术、吸附等方面得到了广泛的应用,这种多孔壳层可以显著提高电解质的表面积和孔体积,从而提高电解质的渗透性,其空隙提供了内部的空腔,从而提供了丰富的活性反应位点,提高了其存储物质的能力,而杂原子掺杂能明显增强碳材料的能量密度。

因此,需要合成一种热稳定性好、低毒、含杂原子的碳材料用于功能应用。

[5]在掺杂材料中,氮掺杂碳材料具有增强的电子导电性和改善的亲水性,在能量存储领域发挥着重要作用。

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