多缺陷低维过渡金属-碳-氮复合材料的调控合成及其在锂空气电池中的应用研究

基本信息
批准号:21606021
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:南彩云
学科分类:
依托单位:北京师范大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:袁萌伟,夏淑华,王雅婷,徐文慧
关键词:
锂空气电池纳米复合材料电化学性能
结项摘要

Lithium-Air battery is an attractive candidate for the next-generation rechargeable batteries by virtue of its high theoretical energy density. Its electrochemical performance is highly determined by interfacial reactions on oxygen electrocatalysts in the air electrodes. The aim of this project is to rationally design and controllably synthesize hierarchically porous transition metal-carbon-nitrogen (M-C-N, M=Co, Fe, Cu) nano-composite as oxygen electrocatalysts, which can take full advantage of each building block and forms variety of surface/interface structures. By carefully investigation on the electrochemical performance of these nano-composites with different size, morphology and component, it is possible to find rational solutions to design advanced electrodes with high power capability, cyclability and coulomb efficiency. Based on the above results, this project shall focus on the optimization of the M-C-N nano-composites to obtain bifunctional air electrodes with superior ORR/OER performances. This project can provide important insights, which should be beneficial for both fundamental research and practical application of Li-Air batteries.

锂空气电池因其超高的比容量备受关注,其空气电极中催化材料表界面反应对电池性能有着深刻的影响。本项目拟围绕正极材料展开研究,调控合成出具有特定纳米片、纳米带等形貌的低维催化材料,并对其进行包覆和掺杂,制备出具有多级结构的多缺陷低维过渡金属-碳-氮(M-C-N,M=Co、Fe、Cu等)复合材料。系统研究材料尺寸、形貌、组成对电池放电容量、循环性能以及充放电效率的影响规律,揭示复合材料表界面结构与其催化性能之间的联系。并进一步对材料结构进行优化,提升材料的电化学性能,制备高效ORR/OER双功能催化剂。促进过渡金属-碳-氮复合材料在新型锂空气电池中的基础和应用研究。

项目摘要

本项目围绕锂空气电池正极材料,通过调控材料的结构和组成,合成了二维有序多孔Co3O4纳米片、PdO-Co3O4中空纳米十二面体、超薄氮掺杂的碳纳米片负载碳二亚胺基锰纳米晶、空心纳米结构低配位的RuO2纳米盒等多种电极催化材料,由于材料具有特殊孔状和多缺陷结构,有利于催化反应的发生,使得其锂空气电池过电势降低,电化学性能提高。已发表论文11篇,其中作为通讯作者发表论文3篇,包括nano research 1篇,Chemical Communications 1篇,Acs Sustainable Chemistry & Engineering 1篇。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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