论文部分内容阅读
近些年来,随着石化能源的消耗以及气候的变化,社会需求与探索的目光逐渐转向可持续、可再生能源,其中燃料电池和超级电容器作为清洁能源的代表已引起人们关注。对于空气燃料电池,阴极氧还原反应（ORR）是限制其商业化的重要因素,因而寻找高效稳定的ORR催化剂是目前促进燃料电池商业化的主要因素。而对于超级电容器,电极材料和电解液是决定超级电容器性能的关键因素。因而寻找比容量大的电极材料是实现超级电容器商业化的关键因素。在以往的报道中电极材料主要是以过渡金属氧化物为主,而铈是周期系第ΙΙΙ族副族镧系元素,与过渡金属有着相似的结构,是地壳中最丰富的稀土元素,铈的3+和4+是很好的氧化还原对,使得其在氧还原和超级电容器领域具有很好的发展前景。本课题研究了稀土金属有机骨架的制备及其在氧还原和超级电容器领域的应用。主要内容分为两部分:（1）碳化温度对Ce-MOF-808 MOF电化学性能的影响（2）金属有机骨架的形貌对电化学性能的影响（1）以硝酸铈铵和均苯三甲酸为前驱,以水热方法合成Ce-MOF-808,将此MOF置于Ar气氛下进行焙烧,焙烧温度分别为400℃、600℃、和800℃,将焙烧后的样品分别置于0.1M KOH和3M KOH电解液里测试其氧还原和超级电容器性能,通过实验发现,当焙烧温度为800℃时,复合材料的ORR的起始电位最高（0.86）,超级电容器的比容量最大（430F/g）。（2）以硝酸铈和均苯三甲酸为前驱,通过搅拌和静置的方法合成不同形貌的Ce（1,3,5-BTC）（H2O）6,将其在800℃的Ar条件下进行焙烧后形成CeO2和碳的复合材料,同样进行ORR和超级电容器的测试,经测试发现当MOF形貌为更为分散的纳米棒时,其ORR起始电位和超级电容器性能最好,这是由于当MOF更为分散时,有利于电解液与活性物质的接触,从而增加活性面积,增强电化学活性。