多孔网状炭纤维-水滑石核壳结构设计及柔性储能装置

基本信息
批准号:21376105
项目类别:面上项目
资助金额:88.00
负责人:袁定胜
学科分类:
依托单位:暨南大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:苏虹,曹水良,袁晓利,曾福龙,黄象金,闫晶,林沃荣,于文丹,欧阳文鹏
关键词:
电化学储能细菌纤维素纳米炭纤维水滑石柔性
结项摘要

In this proposal, bacterial celluloses as a cheap and recycle biomass are introduced to prepare the porous network carbon nanofibres (PNCFs) for electrochemical energy storage. The flexibility and pore structure and surface area and graphitic degree of carbon nanofibres will be studied at different synthesis condition. Some heteroatoms such as O, N, S and P are doped into the carbon nanofibres to improve the physical and chemical properties. The influences of the content and doped types and the active sites of heteroatoms on Faradic capacitance will be discussed. The layered double hydroxides (LDHs) are covered on the PNCFs to form core-shell structure.LDHs are employed as the bifunctional materials to control the graphtic degree of carbon nanofibres and enhance the pseudocapacitance. We will develop a novel strategy for the preparation of energy storage materials in electrochemical capacitors. Higher graphitization is helpful with electrochemical anti-corrosion to improve the stability and cycle life. The network carbon nanofibres with flexible and porous and graphitic nature will be an excellent candidate for the sustainable energy storage. The parameters of electrode process are measured to deduce the mechanism of energy storage for exploring the structure activity relationship. The computation theory is combined with experimental research to analyze mass transfer in pores, and the interaction of electrolyte ions and the materials surface and charge transfer. The purpose of this project is to provide the new strategy for developing advanced carbon-based materials of energy storage.

以廉价易得可再生的生物材料――细菌纤维素合成多孔网状纳米炭纤维用于电化学储能。详细研究化学合成条件对炭纤维柔性、孔结构、比表面和石墨化程度的影响;并对碳原子矩阵掺杂富电子原子(如氧、氮、硫和磷等)改善炭纤维的物理化学性能,研究杂原子的含量、杂原子掺杂的种类和活性位对提供法拉弟电容的影响;水滑石生长在多孔网状纳米炭纤维上,形成core-shell结构,用水滑石作为双功能材料,调控纳米炭纤维的石墨化程度和增加赝电容。石墨化较高的炭材料有利于抗电化学腐蚀,提高材料的稳定性和循环寿命。具有柔性、多孔、石墨化和网状连通的特点的炭纤维为后续的应用赢得不少优势。本项目深入分析炭纤维及其复合材料的构-效关系,通过实验研究和理论计算结合,对孔道中传质、电解质离子与材料表面相互作用、材料的电子输运特性给出合理的解释和预测,为这类材料的功能导向的合成提供理论和实验方面的依据。

项目摘要

本项目以廉价易得可再生的生物材料――细菌纤维素合成多孔网状纳米炭纤维用于电化学储能。详细研究化学合成条件对炭纤维柔性、孔结构、比表面和石墨化程度的影响;并对碳原子矩阵掺杂富电子原子(如氧、氮、硫和磷等)改善炭纤维的物理化学性能,研究杂原子的含量、杂原子掺杂的种类和活性位对提供法拉弟电容的影响;水滑石生长在多孔网状纳米炭纤维上,形成core-shell结构,用水滑石作为双功能材料,调控纳米炭纤维的石墨化程度和增加赝电容。石墨化较高的炭材料有利于抗电化学腐蚀,提高材料的稳定性和循环寿命。具有柔性、多孔、石墨化和网状连通的特点的炭纤维为后续的应用赢得不少优势。并开拓了新领域的研究:新材料为氧还原和电解水制氢的电催化剂。.本项目已经发表高水平SCI收录论文17篇,影响因子3.0 以上11篇,其中一区论文有6篇,正申请发明专利3项。推动和发展炭材料合成方法,制备高性能的炭素材料,为新型绿色能源的开发和应用作出贡献。培养硕士和博士研究生8名。2018年拟申请广东省科技二等奖1项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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