非金属掺杂改性碳气凝胶材料的制备及其电催化性能文献综述

 2021-12-17 23:28:41

全文总字数:3677字

文献综述

引言随着社会经济发展,化石能源在人们的日常生活和经济发展中扮演者非常重要的角色,特别是随着汽车保有量的增加,环境问题日益加剧,同时,还面临石油、天然气、煤炭能源日益枯竭的危机。

燃料电池作为汽车动力源是解决因汽车而产生的环境、能源问题的可行方案之一,近年来得到各国政府、汽车企业、研究机构的普遍重视。

而燃料电池是一种将化学能转化为电能的电化学发电装置。

装置简单,工作稳定,电化学反应清洁,因而具有能量转化率高、噪音小、无污染的特点,是一种理想的能源利用方式。

由于燃料电池不受卡诺循环限制,所用燃料为氢气、甲醇和烃类富氢物质,环境友好,因而在全世界范围内也有很广阔的应用前景。

气凝胶是由纳米颗粒形成的具备三维连续纳米孔结构的材料,具有独特的纳米孔结构(孔径范围0~100 nm)、低密度(最低可达0.12 mg/cm3)、极低的导热系数(25oC热导率≤0.02 Wm-1K-1)和高比表面积(可达1000 m2/g以上)等特点,被广泛应用于石油化工、航天航空、冶金和建筑等领域。

其中碳气凝胶因具有稳定的物理化学性能和优异的导电性能,它既可以作为燃料电池的理想电催化剂,也可以作为超级电容器等电化学器件的理想电极材料;同时碳气凝胶因比表面积高、孔隙率高等还可以作为载体材料,提高原有电化学器件的电化学性能[1],成为了电化学领域中的研究热点。

复合材料可以将两种或者两种以上的材料组合起来,组成的材料发挥各自的优势,互相取长补短,从而使材料总体满足不同的使用需求。

利用导电性能好的碳气凝胶作为基体材料,通过一定的制备方法,将非金属杂原子掺杂进碳气凝胶材料中,就可以获得拥有良好的电催化性能的复合材料。

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