多级碳纤维基过渡金属化合物氧还原/析出催化剂的设计合成、性能及机理研究

项目名称： 多级碳纤维基过渡金属化合物氧还原/析出催化剂的设计合成、性能及机理研究

项目编号： No.51404103

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 矿业工程

项目作者： 张明

作者单位： 湖南大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 锂-氧电池因理论能量密度高、功率密度大成为电化学能源的研究重点，其正极材料常为修饰了催化剂（例如铂）的碳材料。但因碳基体易堵塞、氧还原/析出速率慢、氧析出过电压高而导致锂-氧电池的实际能量密度低、功率密度小、能量存储效率低等不足。此外，廉价的碳-过渡金属化合物催化剂的设计理论尚需完善。针对碳载体易堵塞、氧还原/析出速率慢、氧析出过电压高和复合催化剂设计原理不完善等问题，本课题拟研究氮掺杂毛刷状碳纤维柔性毡基过渡金属氧/氮化物氧还原/析出催化剂的制备方法和合成机理，探索碳纤维微观结构、过渡金属氧/氮化物修饰和其与碳载体相互作用对催化剂氧还原/析出催化性能的影响机理，建立高性能碳-过渡金属化合物基氧还原/析出催化剂设计理论。本项目的研究对高性能、低成本的碳-过渡金属化合物氧还原/析出催化剂的设计、制备和其锂-氧电池应用具有重要的理论意义和实用价值，也为碳纤维复合材料的其他研究提供理论指导。

中文关键词： 碳纤维；碳纳米管；氧还原催化剂；过渡金属化合物；锂空气电池

英文摘要： Li-O2 batteries have been the research focus of electrochemical energy systems because of their high energy density and power density in theory. Their typical cathodes are carbon materials modified by catalysts, such as Pt. However, the practical energy d

英文关键词： carbon fibers；carbon nanotubes；oxygen reduction catalyst；transition metal compounds；lithium-air batteries