MOFs衍生的碳包覆硫化钴复合材料的设计合成及其在柔性锌空气电池中的应用

基本信息
批准号:21706090
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王子龙
学科分类:
依托单位:暨南大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李希波,付勇,张斌,黄启通,林锐,袁渝斐,谢俊鹏,古玖旺,刘于金
关键词:
碳包覆硫化钴锌空气电池金属有机框架电催化剂
结项摘要

The poor oxygen reduction and evolution catalytic performance of cobalt sulfide (CoS) is one of the most important bottlenecks which limit its widely application in Zn-air batteries. This project aims at the low electrical conductivity, unclear catalytic mechanism and poor catalytic performance of cobalt sulfide based catalytic materials. We propose to choose MOFs as precursors and use pyrolysis, hydrothermal method, ect. to rationally prepare carbon covered cobalt sulfide ORR/OER bifunctional catalysts with high conductivity, excellent catalytic performance and long stability through manipulating surface, structure and component based on the theories of surface chemistry and structure chemistry. We will systematically study the effects of structure, component, morphology on the catalytic properties of cobalt sulfide nanomaterials. We will in-depth explore the catalysis mechanisms of as-prepared carbon covered cobalt sulfide nanomaterials. Based on the knowledge of electrons transfer and catalytic mechanism, we will design carbon covered cobalt sulfide nanomaterials with excellent catalytic performance and thus, advance the performance of flexible Zn-air batteries. Our work will provide important insights in design and fabrication of high performance flexible Zn-air batteries.

较差的氧还原/析氧催化性能是制约硫化钴(CoS)材料在锌空气电池中广泛应用的重要瓶颈之一。本项目针对硫化钴基催化材料导电性能差、催化机理不明确、催化性能不佳等问题,拟利用表面化学和结构化学理论,以金属有机框架(MOFs)为前驱物,利用热解、水热法等合成方法,设计制备出导电性好、催化性能优秀以及循环寿命长的碳包覆的硫化钴氧还原/析氧双向催化剂。系统地研究结构、成分、形貌等因素对硫化钴纳米材料催化性能的影响规律和调控机制,并深入探讨其电催化机理。在认知电子传导及离子传输机制和催化机理的基础上,设计制备催化性能优异的碳包覆硫化钴纳米材料,并在此基础上开展低成本的柔性锌空气电池的构建和研究,为最终研制出性能优异、实用性好的柔性锌空气电池提供理论和实验依据。

项目摘要

空气电极较差的氧还原/析氧催化性能是制约锌空气电池功率密度提升的重要瓶颈,开发廉价高性能催化剂具有十分重要的科学和实用价值。本项目针对硫化钴催化剂导电性差、催化性能低、催化机理不明确等问题,结合表面化学和缺陷化学理论,通过理论设计、结构成分控制等策略,利用金属有机框架(MOFs)前驱物,借助电化学、热解、水热法等合成方法,设计制备出导电性好、催化性能优秀以及循环寿命长的碳包覆的硫化钴氧还原/析氧双向催化剂。研究了碳包覆硫化钴的缺陷、结构和表面化学键对催化性能的影响规律,并深入探讨其催化储能。基于所制备的碳包覆硫化钴纳米材料进行锌空气电池器件设计和研究,研制出多种高性能、可穿戴的锌空气电池。阐明了催化剂、电极、电解液与锌空气电池性能的内在联系,为研制具有高功率密度、高容量、高稳定性的可穿戴锌空气电池提供了重要的理论与实验依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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