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新型碳基电极材料构筑

【作者】: 刘节华; 魏香凤; 周宽; 范晓静;
【单位】: 合肥工业大学材料科学与工程学院; 合肥工业大学化学与化工学院; 合肥工业大学材料科学与工程学院; 合肥工业大学材料科学与工程学院;
【摘要】: 1合肥工业大学材料科学与工程学院未来能源实验室2化学与化工学院，安徽省合肥市屯溪路193号，230009
　　高性能电极材料需要具有较高的催化活性，较大的比表面积和稳定的导电特征，碳材料以其结构可设计性、高稳定性和功能化是新型储能器件理想的电极材料1。然而其实际应用却受限于高成本制备过程。三聚氰胺和生物质资源丰富且价格低廉，是制备碳电极材料可选择的重要原料2-5。其可设计的组分组成、可控的分解温度和可调的催化剂使用是的高性能的碳基电极更容易获得。我们成功制备了一些列的碳基电极材料，如均相核壳结构碳纳米纤维、表面褶皱的大孔碳纳米管、碳空心球、3D富N碳基电极和基于树皮的碳基天然构筑电极（见Fig. 1），成功将其应用于电催化和锂电池领域，表现出了突出的结构特性和较好的催化活性和高的容量性能。进而通过调控催化剂，反应时间和温度，制备出一系列功能化碳复合电极材料。
[1] Liu, J. H.; Liu, X. W. Adv. Mater. 2012, 24, 4097. [2] Liu, J. H.; Shen, A. L.; Wei, X. F.; et.al. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 20507. [3] Liu, J.; Xu, J.; Zhou, K.; Wang, L.; Wei, X. RSC Adv. 2015, 5, 34088. [4] Liu, J.; Shen, A.; et.al. ChemElectroChem 2015, 2, 1892. [5] Xu, J.; Zhou, K.; Chen, F.; Chen, W.; Wei, X.; Liu, X.-W.; Liu, J. ACS Sustain. Chem. Eng. 2016, 4, 666.
1Future Energy Laboratory, School of Materials Science and Engineering, 2School of Chemistry and Chemical Engineering,Hefei University of Technology, Tunxi Road No.193, Hefei, Anhui 230009
　　High-performance carbon-based materials are considered to be the preferred electrode materials for new energy storage devices owing to their high catalytic activity, large surface area and good conductivity. However, their applications are of course constrained by the high-cost gas carbon sources. Melamine and biomass are optional substitutes for carbon based materials because of low cost and abundance. High efficient carbon based electrode could be facile obtained by controlling substrates, reaction temperature and catalysts. We successfully synthesized a number of functional carbon electrode materials including core-shell carbon fiber, ultrathin wrinkled N-doped CNTs, hollow carbon, 3D N-rich carbon hybrid and bark-based carbon (Fig. 1), which were used as advanced electrode materials for electrocatalysis and energy storage. Furthermore, their performances are investigated systematically in lithium-sulfur batteries, metal-air batteries and fuel cells.
注：国家自然科学基金（21303038), 教育部回国基金，安徽省百人计划，国重室开放课题（RERU2016004）
【关键词】: 碳构筑；固相制备；3D电极结构；新型储能器件
【论文编号】: 29-O-012
【论文集名称】: 中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十九分会：电化学材料
【会议名称】: 中国化学会第30届学术年会
【会议时间】: 2016年07月01日-04日
【会议地点】: 辽宁大连
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