解析:导电碳化氮应用于储能的原理|PG电子app下载
时间:2021-07-31 00:10点击量:


本文摘要:碳化氮是一种有缺陷的类石墨烯的二维功能材料,其非常丰富的非石墨化氮结构要求了其较好催化剂特性,而较低电导性又要求了其不合适应用于电极领域。为了建构既含有还原成中心的氮元素,又具备低导电性的材料,导电碳化氮(CCN)的概念被明确提出。Ni,Cu两种金属在化学气相沉积过程中制取层状导电石墨烯的最重要催化剂,它们的氨腈衍生物也是潜在的制取低氮含量和低导电性碳化氮的潜在前驱体。 一般来说气相沉积的方式因其800oC以上高温的特点造成的掺入氮不平稳,导致该条件下氮掺入的含量较低。

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碳化氮是一种有缺陷的类石墨烯的二维功能材料,其非常丰富的非石墨化氮结构要求了其较好催化剂特性,而较低电导性又要求了其不合适应用于电极领域。为了建构既含有还原成中心的氮元素,又具备低导电性的材料,导电碳化氮(CCN)的概念被明确提出。Ni,Cu两种金属在化学气相沉积过程中制取层状导电石墨烯的最重要催化剂,它们的氨腈衍生物也是潜在的制取低氮含量和低导电性碳化氮的潜在前驱体。

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一般来说气相沉积的方式因其800oC以上高温的特点造成的掺入氮不平稳,导致该条件下氮掺入的含量较低。而操作温度较低的化学法掺入取得的材料导电性较好。图1:碳化氮的材料结构【成果概述】来自中科院上海硅酸盐研究所、浙江大学、北京大学的黄强国研究员(通讯作者)团队与,利用富氮前驱体和Ni-N醛方式的融合制取了一种独有的二维平面结构的导电碳化氮(CCN)。

这种材料的氮含量高达15%,其中还原成活性的吡啶N含量为9%,吡咯N含量为5%,材料的电导率高达2.3Scm-1。这种材料的被用电化学电容器时,其比容量平均372Fg-1,能量密度高达27.1Whkg-1,功率密度平均6.3kWkg-1。该研究成果以为题“ConductiveCarbonNitrideforExcellentEnergyStorage”的文章公开发表在AdvancedMaterials上。

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【图文简介】a)通过缩聚三聚氰胺制取g-C3N4的主要路线的示意图;b)导电碳化氮制取的相近CVD路线:Ni(HNCN)2的晶体结构,重量分析法与质谱法磁共振测量Ni(HNCN)2在Ar2气流下以10oC/min加剧的密切相关,这种前驱体同时作为氮源和碳源,在Ni催化反应过程中以溶解的N原子团作为掺入氮的原料取得低导电性的富裕非石墨化氮的碳材料。c)CCN-800样品的TEM图。

d)对应选区的高分辨TEM图像:黄色正方形区域的碳有6-9层。e)CCN-800样品的普通TEM图像以及对应的电子能量损失序的元素产于:f)Cg)Nh)O。图2:CCN材料的XPS谱图分析a)以Ni(HNCN)2为前驱体,与金属Ni对比的CCN-700,CCN-800,CCN-900样品Ni2p的高分辨XPS谱图。b)C1s的高分辨XPS谱图以及c)三种样品中分别源于吡啶N,吡咯N和石墨化氮的N1s的谱图。

d)三种样品中有所不同氮含量的总结,指出了这些样品中高含量的非石墨化氮。


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