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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

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项目成果

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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.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
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
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
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    C3N5多维表界面结构调控及其锂硫电池性能研究
    • 批准号:
      2025JJ70251
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2025
    • 负责人:
      周民杰
    • 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
    • 批准号:
      2018JJ2149
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      周民杰
    • 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
    • 批准号:
      51372080
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      80.0万元
    • 批准年份:
      2013
    • 负责人:
      周民杰
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金