多孔碳包裹金屬（鈷-鎳）及其氧化物電化學(xué)儲能研究.pdf

1、由于多孔碳復(fù)合材料具有密度低、熱導(dǎo)率好、比表面積高和膨脹系數(shù)低等優(yōu)點，最近幾年受到人們廣泛的關(guān)注。鎳、鈷及其氧化物由于其鋰電池理論容量較高、電化學(xué)催化析氧和氧還原性能較好，最近被人們廣泛的研究。但是在電化學(xué)反應(yīng)過程中鎳、鈷及其氧化物的體積膨脹較大，導(dǎo)致了其結(jié)構(gòu)的坍塌，從而使其穩(wěn)定性降低。因此，提高鎳、鈷及其氧化物的電化學(xué)穩(wěn)定性是一個非常重要的問題。因此，本論文中我們利用多孔碳包裹鎳、鈷及其氧化物來改善材料的穩(wěn)定性，從而提高其電化學(xué)性能。

2、本文中我們合成了Co3O4@CoO@Co@C和NiO@Ni@C兩種多孔碳復(fù)合材料，并研究材料的電化學(xué)性能。
　　我們制備了三種質(zhì)量比的多孔碳復(fù)合材料，并研究了這三種多孔碳復(fù)合材料作為鋰離子電池和鋅空氣電池電極材料的性能。結(jié)果表明 Co3O4@CoO@Co@C-2/1納米復(fù)合材料的電化學(xué)催化性能比 Co3O4@CoO@Co@C-1/1和 Co3O4@CoO@Co@C-1/2更優(yōu)秀。Co3O4@CoO@Co@C-2/1鋰離子電池測試表

3、明，在500圈放電中，其容量可以保持450 mAhg-1且?guī)靵鲂式咏?00％。Co3O4@CoO@Co@C-2/1 OER的催化性測試中超過15個小時連續(xù)的實驗顯示了優(yōu)異的電化學(xué)耐久性。將Co3O4@CoO@Co@C-2/1做氧還原（ORR），析氧（OER）雙催化性以及鋅空氣電池性能測試。在OER測試中，Co3O4@CoO@Co@C-2/1的起始電勢為1.58 V，催化劑在1.9 V的電位下的電流密度為142.0 mAcm-2。在OR

4、R測試中，1600rpm時起始電位、半波電位和極限擴散電流密度分別為0.85 V，0.65 V和4.3 mAcm-2。鋅空氣電池測試，Co3O4@CoO@Co@C-2/1的初始充放電過電壓為1.05 V，導(dǎo)致電壓效率為42％。在50個循環(huán)之后，充放電過電位至0.7 V。
　　第二部分我們合成三種復(fù)合材料 NiO@Ni@C-2/1, NiO@Ni@C-1/1和 NiO@Ni@C-1/2。由于不同原子比的鎳/碳前驅(qū)體，NiO@Ni@C

5、-2/1納米復(fù)合材料的電化學(xué)和催化性能比NiO@Ni@C-1/1和NiO@Ni@C-1/2更優(yōu)秀。NiO@Ni@C-2/1鋰離子電池測試表明,在500圈放電中，其容量上升至800 mAh/g且?guī)靵鲂式咏?00%。NiO@Ni@C-1/1在500圈放電中，其容量可以保持300 mAh/g且?guī)靵鲂式咏?00%。NiO@Ni@C-1/2在1000圈放電中，其容量可以保持160 mAh/g且?guī)靵鲂式咏?00%。將 NiO@Ni@C-2/1

6、做氧還原（ORR），析氧（OER）雙催化性以及鋅空氣電池性能測試。NiO@Ni@C-2/1表現(xiàn)出較好的OER活性，電流10 mAcm-2的最高活性超電勢為380 mV，在1.8 V的電位下的電流密度為114 mAcm-2; NiO@Ni@C-2/1表現(xiàn)出較好的ORR活性，1600rpm時起始電位、半波電位和極限擴散電流密度分別0.87 V，0.7 V和4.6 mAcm-2。鋅空氣電池測試，NiO@Ni@C-2/1的初始充放電過電壓為0.