Fe系过渡金属-N/C复合材料的制备及其锂硫电池性能研究
批准号:
51972109
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
周民杰
依托单位:
学科分类:
无机非金属能量转换与存储材料
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
周民杰
中文摘要
硫正极存在导电性差、“穿梭效应”严重等问题,极大限制了锂硫电池的商业化应用。本项目提出对硫正极引入单原子催化理念,制备Fe系过渡金属-N/C复合材料;通过Fe系过渡金属(M)的单原子高效硫还原催化及掺杂N的协同作用,为锂硫电池多硫化物“穿梭效应”的解决提供新的途径。基于上述思路,本项目从碳材料可控氧化出发,研究氧化碳材料与掺N碳材料结构组成之间的转换关系,获得碳材料可控掺N工艺;对掺N碳材料实施Fe系过渡金属单原子掺杂,通过形成的M-Nx结构与掺杂工艺的关系研究,揭示掺N碳材料的Fe系过渡金属掺杂机制;对比研究碳材料、掺N碳材料、Fe系过渡金属-N/C复合材料作为硫正极载体的电化学性能,阐明Fe系过渡金属的单原子催化硫还原机制,揭示掺N和掺Fe系过渡金属对碳材料电化学性能改善的协同作用;最终优化制备出高效、稳定的Fe系过渡金属-N/C复合材料,为锂硫电池的商业化应用提供技术指导。
英文摘要
The poor intrinsic conductivity and serious “shuttle effect” greatly restrict the commercialization of lithium-sulfur battery. This proposal introduces the concept of single-atom catalysis into sulfur cathodes, and synthesizes Fe-series transition metal-N/C hybrid. The co-effect of the high sulfur reduction capability of Fe-series transition metal and doped N atoms open new avenue for overcoming the “shuttle effect”. Based on the above thought, this proposal firstly investigates the relationship of structure and composition between oxidized carbon and N-doped carbon from the perspective of controllableoxidation of pristine carbon, and obtains the corresponding controllable N doping crafts. Then we dope Fe-series transition metal into N-doped carbon, and study the Fe-series transition metal doping mechanism by analyzing the as-formed M-Nx structure and related doping crafts, Besides, we plans to uncover the sulfurreduction catalysis mechanism of single-atom Fe-series transition metal by comparing the electrochemical performance of pristine carbon, N-doped carbon and Fe-series transition metal-N/C hybrid. Finally, it is expected to prepare high-performance Fe-series transition metal-N/C hybrid, which is beneficial to the commercialization of lithium-sulfur battery.
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3D N, S-co-doped carbon nanotubes/graphene/MnS ternary hybrid derived from Hummers' method for highly efficient oxygen reduction reaction
源自 Hummers 高效氧还原反应方法的 3D N、S-co-掺杂碳纳米管/石墨烯/MnS 三元杂化材料
DOI:
10.1016/j.mtener.2020.100402
发表时间:
2020-06-01
期刊:
MATERIALS TODAY ENERGY
影响因子:
9.3
作者:
[Chen, Yangyang, Xu, Chenxi, Xu, Wenyuan]
通讯作者:
Xu, Wenyuan
DOI:
10.1021/acsanm.3c02803
发表时间:
2023-08
期刊:
ACS Applied Nano Materials
影响因子:
5.9
作者:
[Minjie Zhou;Bing Chen;Na Zhang;Xianglin Deng;Xiating Jia;Jie Yang;Haihua Yang]
通讯作者:
Minjie Zhou;Bing Chen;Na Zhang;Xianglin Deng;Xiating Jia;Jie Yang;Haihua Yang
DOI:
--
发表时间:
2023
期刊:
new journal of chemistry
影响因子:
作者:
[Yunxiao Zhang, Wenhua Xiao, Jingqiang Zhang, Tiantian Hu, Shanxia Hu, Minjie Zhou, Zhaohui Hou, Yu Liu, Binhong He]
通讯作者:
Binhong He
In-situ self-templated preparation of porous core-shell Fe1-xS@N, S co-doped carbon architecture for highly efficient oxygen reduction reaction
原位自模板制备多孔核壳Fe1xS@N、S共掺杂碳结构用于高效氧还原反应
DOI:
10.1016/j.jechem.2020.06.010
发表时间:
2021-03-01
期刊:
JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY
影响因子:
13.1
作者:
[Li, Zhi, Wang, Wei, Chen, Yangyang]
通讯作者:
Chen, Yangyang
Etching engineering on controllable synthesis of etched N-doped hierarchical porous carbon toward efficient oxygen reduction reaction in zinceair batteries
刻蚀工程中可控合成刻蚀氮掺杂分级多孔碳以实现锌空气电池中高效氧还原反应
DOI:
10.1016/j.mtener.2021.100670
发表时间:
2021-02-27
期刊:
MATERIALS TODAY ENERGY
影响因子:
9.3
作者:
[Chen, L., Chen, Y., Xu, W.]
通讯作者:
Xu, W.
共 15 条
C3N5多维表界面结构调控及其锂硫电池性能研究
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批准号:2025JJ70251
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:周民杰
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依托单位:
N掺杂过渡金属氧化物/硒化物多级异质结复合材料的制备及电催化析氢性能
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批准号:2018JJ2149
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2018
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负责人:周民杰
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依托单位:
N掺杂石墨烯&准二维纳米结构MIn2S4复合光催化剂的构筑及光催化还原CO2性能
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批准号:51372080
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:周民杰
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依托单位:
国内基金
海外基金