微结构碳纤维对酞菁基金属氮碳化合物的均匀固载及其电催化性能研究

基本信息
批准号:51872068
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:张明义
学科分类:
依托单位:哈尔滨师范大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐玲玲,徐志堃,孙野,王阳,刘佳旭,王烨
关键词:
碳纤维静电纺丝析氧反应氧还原酞菁
结项摘要

The development of low-cost, high-performance, nonprecious-metal electrocatalysts for the OER/ORR is highly desirable to reduce the cost of fuel systems. Nitrogen/carbon-and transition metal-derived materials (M–NX/C, Fe, Co, Ni, etc.) are widely considered as potential future candidates due to their intrinsically high catalytic activity for OER/ORR. The research object is the heterogeneous structure composed of M–NX/C and carbon nanofibers in the project. It is expected to obtain a new kind of catalysts with high catalytic activity and excellent ability of recycling. Firstly, the CNFs with smaller diameter, high specific surface area, high-density active sites are controllably fabricated; Donor-acceptor model is performed to investigate the types of bonding to select the promising metal phthalocyanines. And then, metal phthalocyanines/CNFs are fabricated by a solvothermal technology. The type of metal and substituent groups of metal phthalocyanines and microstructures of the heterostructure is investigated, in order to study influence on the photocatalytic properties of M–NX/C. And finally, the catalytic mechanism of this catalysts would be proposed by combining the results of verification experiments and theoretical simulation experiments. The researches of this subject are expected to open new routes and give experimental foundations in designing new catalytic materials and promoting practical applications of electrocatalytic technologies.

开发高效的非贵金属电催化剂是电化学能源转换领域的前沿课题。过渡金属氮碳化合物被认为是最有潜力替代铂基电催化剂的材料。本项目采用静电纺丝及软化学方法、以微结构电纺碳纳米纤维网毡为基体,构筑微结构碳纤维固载过渡金属氮碳电催化材料体系。利用碳纤维自支撑的三维开放微纳结构和良好的导电性,提高过渡金属氮碳材料的电催化性能。研究不同种类金属酞菁以及不同微观结构的碳纤维对过渡金属氮碳催化性能的影响,揭示其构筑规律;研究材料的微观结构与电催化性能之间的构效关系,获得具有高活性和良好使用性能的电催化氧还原/析出材料;结合辅助性实验、验证性实验以及理论模拟实验结果,揭示该复合体系电催化剂的催化机理。本课题的研究将为设计合成新型非贵金属电催化剂和电催化技术的实用化提供新的思路和实验基础。

项目摘要

开发高效的非贵金属基光、电催化剂是能源转换领域的前沿课题。金属氮碳化合物被认为是最有潜力替代铂基催化剂的材料。本项目采用静电纺丝及软化学方法、以微结构电纺碳纳米纤维网毡为基体,构筑微结构碳纤维固载过渡金属氮碳催化材料体系。利用碳纤维自支撑的三维开放微纳结构和良好的导电性,提高所负载材料的催化性能。研究具有不同种类氮碳化合物以及不同微观结构的碳纤维对复合材料催化性能的影响,揭示其构筑规律;研究材料的微观结构与催化性能之间的构效关系,获得具有高活性和良好使用性能的光电催化材料;结合辅助性实验、验证性实验以及理论模拟实验结果,揭示该复合体系电催化剂的催化机理。本课题的研究将为设计合成新型非贵金属光、电催化剂提供新的思路和实验基础。.截止目前,相关成果已发表标注SCI论文24篇,其中二区以上的SCI论文14篇。获授权发明专利2项。在人才培养方面,项目执行期间培养已毕业硕士研究生9名,在读硕士生15名,在读博士生2名,预期目标都已完成。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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