过渡金属碳化物能源材料的微结构调控及性能研究

项目名称： 过渡金属碳化物能源材料的微结构调控及性能研究

项目编号： No.21471016

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 曹敏花

作者单位： 北京理工大学

项目金额： 90万元

中文摘要： 发展新能源是当前解决能源危机的重要举措之一，而新能源材料是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。本项目拟以过渡金属碳化物（如Mo2C、WC、Ti2C、Nb2C、V2C等）为研究对象，突破过渡金属碳化物的传统高温固相合成方法，通过低温化学手段，从原子水平上对其微结构进行设计和化学裁剪（如中空球、分级孔结构、类石墨烯纳米片结构等），深入探索形成该结构的各种影响因素和反应条件，获得过渡金属碳化物微结构的优化条件与可控制备新途径；研究分子间及其界面作用行为，提出晶体成核、晶面控制生长和结晶生长机制，揭示该结构的构筑机理；重点研究过渡金属碳化物微结构的电化学性能，主要侧重它们作为锂离子电池电极材料和燃料电池氧还原催化剂的性能研究，发现微结构与性能间的构效关系及其演变规律，为相关过渡金属碳化物的微结构调控合成提供普适性新规律，也为它们在新能源领域的广泛应用提供科学依据和技术支撑。

中文关键词： 过渡金属碳化物；微结构；纳米材料；能源材料；电化学性能

英文摘要： Developing new energy is one of the important measures to solve current energy crisis, while new energy materials is the key to realize the transformation and utilization of new energy as well as developing new energy technology. This project intends to use transition metal carbides (such as Mo2C、WC、Ti2C、Nb2C、V2C and so on) as the object of study. We will abandon the traditional high temperature solid phase synthesis method of carbides and use chemical tailoring technique to controllably synthesize their microstructures (such as hollow spheres, hierarchically porous structures, and graphene-like sheets and so on) at the atomic level. Through the study on influencing factors and reaction conditions, we intend to obtain new route to prepare the microstructures of transition metal carbides. By studying the function behavior between moleculers and interfaces, we will put forward the mechanism of crystal nucleation and crystal growth and thus disclose the formation mechanism of microstructures. By finding the relationship of microstructure and property and obtaining general law of the structure control of transition metal carbides, this project will provide scientific basis and technical support for their wide application in new energy fields.

英文关键词： Carbides;Microstructures;Nanomaterials;Energy materials;Electrochemical property