《碳包裹過渡金屬碳化物納米晶的可控合成與催化套用》是依託武漢理工大學，由李俊升擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：碳包裹過渡金屬碳化物納米晶的可控合成與催化套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李俊升
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碳包裹過渡金屬碳化物納米晶以其良好的氧還原催化能力在近期得到了廣泛的研究關注。針對該類材料的傳統製備方法難以對過渡金屬碳化物納米晶的尺寸及分布進行控制的問題，本項目擬使用過渡金屬-酚類配合物為前驅體，通過酚類物質與過渡金屬離子的匹配、碳化過程的控制以實現碳包裹過渡金屬碳化物納米晶的可控合成；詳細研究該類材料在質子交換膜燃料電池工作環境下的氧還原催化性能及穩定性，獲得具有高氧還原催化能力的碳包裹過渡金屬碳化物納米晶材料，並以此為基礎構建該類催化劑的成分結構與催化活性的構效關係。同時，本項目擬利用酚類物質與不同材料表面的親和性，使用過渡金屬-酚類配合物對過渡金屬氧化物一維納米結構進行表面塗層修飾與碳化還原，以製備兼具高氧還原活性及有序傳質與電子傳輸結構的氧還原催化劑,為質子交換膜燃料電池電催化劑的開發提供關鍵材料支撐。
結題摘要
降低催化材料的成本是實現質子交換膜燃料電池等新型能源轉化器件商業化的迫切需要。針對這一需求，本項目按照研究計畫，主要開展了新型氧還原（ORR）、析氧（OER）、析氫（HER）反應催化材料的研究，取得了一些進展和初步結果：（1）合成了一系列過渡金屬-酚類物質配合物，並以其為前驅體製備了過渡金屬摻雜的高效ORR催化材料；（2）通過控制前驅體的碳化合成條件，得到了基於碳化鐵及氧化鐵活性組分的ORR催化劑；（3）以離子液體為前驅體，矽球為模板合成了N, S共摻雜碳催化材料，發現雜原子的可控摻雜與有效傳質結構的構建可增強材料的ORR活性；（4）通過對離子液體前驅體成分的設計，實現了無模板摻雜型碳催化材料的合成，得到了對ORR, OER均有高催化活性的催化材料；（5）以基於酚醛樹脂前驅體的有序介孔碳為載體，合成得到了具有低載量高活性的Pt/C催化材料。同時，以在上述研究中總結得到的新能源器件對電極、電解質材料的共性需求及構效關係為基礎，展開了對鋰二次電池隔膜材料的研究，通過物理修飾和化學改性製備了一系列的低成本高性能的聚合物基隔膜材料。
