釩基氮（氧）化物的設(shè)計合成及電化學(xué)應(yīng)用.pdf

1、環(huán)境和能源問題迫使科學(xué)家開發(fā)高效的能源轉(zhuǎn)化和儲能裝置。過渡金屬系材料由于儲量豐富和多變的結(jié)構(gòu)受到研究者的關(guān)注。由于釩的儲量較多、價態(tài)多變、價格便宜、穩(wěn)定性較高等優(yōu)勢,使其成為很有前景的催化/儲能材料,但是單獨（相）的釩化合物的性能相對較低,需通過形貌調(diào)節(jié)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)建以及與碳復(fù)合等方法實現(xiàn)改善?；谝陨戏治?本論文的研究內(nèi)容主要包括以下三個方面:
　　(1)選用偏釩酸銨(NH4VO3)和二氰二胺(C2H4N4)作為原料,通過液相蒸發(fā)

2、合成前驅(qū)體材料,再將其進一步在氮氣氣氛下熱處理,得到具有多孔結(jié)構(gòu)的氮化釩(VN)與氮摻雜的碳(NC)復(fù)合的材料(VN@NC)。實驗證明,通過控制投料比和煅燒溫度,能夠有效控制復(fù)合材料的形貌及組成。通過該方法合成的VN@NC復(fù)合材料可以作為高效穩(wěn)定的超級電容器電極材料。材料有較高的放電比電容,電流密度是0.5Ag-1時的放電比電容是268F g-1,并且有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(2)選用五氧化二釩(V2O5)和六水合硝酸鈷(Co(

3、NO3)2·6H2O）為釩源和鈷源,通過水熱-再組裝的方法,經(jīng)過氨氣還原和氮化處理,成功制備了具有多孔帶狀結(jié)構(gòu)的鈷-釩雙金屬復(fù)合材料。通過調(diào)控比例和溫度實現(xiàn)了對雙金屬材料的可控制備。該方法制備的材料能夠作為電催化分解水催化劑。Co-V-6具有較好的析氫(HER)催化活性而Co-V-5則具有較好的析氧(OER)催化活性,將兩者分別作為陰極和陽極用于電解水測試,表現(xiàn)出了良好的催化活性。當(dāng)電流密度是10mAcm-2時,電壓可以達(dá)到1.79V,

4、并且具有良好的穩(wěn)定性。
　　(3)基于前面的探究,發(fā)現(xiàn)前過渡金屬與后過渡金屬復(fù)合的材料在電解水方面有巨大的潛力。因此,進一步合成了片狀鈷-釩雙金屬復(fù)合材料用作電解水催化劑。由于Co2V2O7·xH2O中含有鈷和釩元素,所以將其作為前驅(qū)體,經(jīng)由氨氣條件下可控的熱處理,選擇性得到組成可調(diào)的鈷釩釩雙金屬（Co2VO4和Co/VN）納米片,從而為性能的調(diào)節(jié)提供了前提。將材料應(yīng)用于電催化分解水反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性,當(dāng)Co2VO4和Co