石墨烯三维多孔杂化结构的原位合成及其储能特性
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51472177
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:82.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0203.碳素材料与超硬材料
- 结题年份:2018
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:韩雅静; 沙军威; 张淼; 朱杉; 陈彪;
- 关键词:
项目摘要
Carbon nano materials have good application prospect in the field of energy materials due to their excellent physical, chemical and mechanical properties. But the aggregation of single carbon nano materials, which results in low effective specific surface area, poor structural stability and wettability for electrode applications, restricts the display of their excellent performance. In this research, we focus on the synthesis of carbon nano-onions (CNOs) embedded three-dimensional (3-D) graphene porous hybrid structure and its electrochemical properties. Combined chemical method with powder metallurgy cold pressing-sintering, CNOs/Cu block precursor will be obtained. The graphene will be synthesized in-situ on Cu surface by the reaction of graft molecular chain on CNOs as carbon source and the Cu framework as template and catalyst during sintering process. Thus, the CNOs embedded graphene 3-D porous composite will be obtained. The effect factors and mechanism of grafting of CNOs, growing and in-situ doping of graphene, will be studied systematically in order to understanding the formation rule and controllable methods of the graphene. The influence of CNOs content, pore structures, pore sizes and distribution on the strength and the electrochemical properties of 3-D porous composite will also be explored. In addition, combined with theoretical calculation, the critical issues on electrochemical properties will be analyzed, and the electrochemical energy storage mechanism model will be built and discussed. As a result, it is hopeful to acquire a kind of carbon nano composites for supercapacitor electrode with high electrical conductivity, high strength and high efficiency. Moreover, the results will be able to provide theoretical guidance and technological approach for the development and application of high-performance electrochemical energy storage devices.
碳纳米材料具有优异的物理、化学和力学性能,在能源材料领域极具应用前景。但单一结构碳纳米材料易团聚而导致的有效比表面低、作为电极材料的结构稳定性和浸润性差等问题限制了其性能的发挥。本课题以新型石墨烯内嵌碳纳米洋葱(CNOs)三维多孔杂化结构的制备及其电化学特性为研究目标,将化学法和粉末冶金法相结合,在冷压CNOs/铜形成的预制体内,以CNOs表面接枝的分子链段为碳源,以铜粉骨架为模板和催化剂,经烧结实现石墨烯的原位生长,获得CNOs/石墨烯多孔复合结构。研究CNOs接枝、石墨烯生长和原位掺杂的影响因素和机理,探明石墨烯可控生长规律和调控途径;研究CNOs含量、孔结构对复合材料强度和电化学性能的影响;结合理论计算,探讨影响其电化学性能的关键因素,建立储能模型并阐明机理。该研究结果可望获得高导电、高强度、高效能的超电容电极用碳纳米复合材料,为高性能电化学储能器件的开发应用提供理论指导和技术途径。
结项摘要
三维石墨烯具有优良的物理、化学和力学性能,在能源材料领域极具应用前景。如何实现三维石墨烯材料的可控生长,一直是相关领域的关键问题。此外,将三维石墨烯与其它纳米材料相结合,以构筑杂化与复合结构,可克服单一种类材料由本身结构限制而带来性能不足,对促进本领域的发展具有重要意义。本项目将模板法与化学气相沉积、粉末冶金、3D打印等技术相结合,利用金属粉末、纳米多孔金属、可溶盐等作为模板,以葡萄糖、蔗糖、乙炔等作为碳源,实现了三维多孔石墨烯材料可控制备。系统地探究了前驱体种类、模板成分与尺寸、生长温度等因素对三维多孔石墨烯生长形成的影响。在此基础上,通过对模板种类和前驱体的调控,实现了碳纳米杂化结构的可控合成,设计并合成了碳纳米洋葱/三维石墨烯杂化结构、碳纳米管/三维石墨烯杂化结构、氮氧掺杂三维多孔碳网络、三维石墨烯基复合材料等新材料。以所制备三维石墨烯基材料作为电极,研究了其在超级电容器和二次电池等储能器件中的电化学性能,并对其储能机理进行了探讨。该研究实现了三维多孔石墨烯基材料的可控制备,为先进碳纳米材料的发展开辟一条新的有效途径。.项目发表SCI收录标注有项目资助的论文23篇,申请发明专利7项,培养博士研究生5人,硕士研究生5人,达到预期目标,完成项目规定的研究任务。
项目成果
期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
Bio-inspired three-dimensional carbon network with enhanced mass-transfer ability for supercapacitors
具有增强超级电容器传质能力的仿生三维碳网络
- DOI:10.1016/j.carbon.2018.11.055
- 发表时间:2019-03-01
- 期刊:CARBON
- 影响因子:10.9
- 作者:Deng, Xiaoyang;Zhu, Shan;Zhao, Naiqin
- 通讯作者:Zhao, Naiqin
Free-Standing 3D Nanoporous Duct-Like and Hierarchical Nanoporous Graphene Films for Micron-Level Flexible Solid-State Asymmetric Supercapacitors
用于微米级柔性固态不对称超级电容器的独立式 3D 纳米多孔管状和分层纳米多孔石墨烯薄膜
- DOI:10.1002/aenm.201600755
- 发表时间:2016
- 期刊:Advanced Energy Materials
- 影响因子:27.8
- 作者:Qin Kaiqiang;Liu Enzuo;Li Jiajun;Kang Jianli;Shi Chunsheng;He Chunnian;He Fang;Zhao Naiqin
- 通讯作者:Zhao Naiqin
Three-Dimensional Printed Graphene Foams
三维印刷石墨烯泡沫
- DOI:10.1021/acsnano.7b01987
- 发表时间:2017-07-01
- 期刊:ACS NANO
- 影响因子:17.1
- 作者:Sha, Junwei;Li, Yilun;Tour, James M.
- 通讯作者:Tour, James M.
Synthesis of 2D/3D carbon hybrids by heterogeneous space-confined effect for electrochemical energy storage
利用异质空间限制效应合成2D/3D碳杂化物用于电化学储能
- DOI:10.1039/c7ta05710e
- 发表时间:2017-09
- 期刊:Journal of Materials Chemistry A
- 影响因子:11.9
- 作者:Shan Zhu;Kui Xu;Simi Sui;Jiajun Li;Liying Ma;Chunnian He;Enzuo Liu;Fang He;Chunsheng Shi;Ling Miao;Jianjun Jiang;Naiqin Zhao
- 通讯作者:Naiqin Zhao
Three-dimensionally hierarchical Co3O4/Carbon composites with high pseudocapacitance contribution for enhancing lithium storage
三维分层 Co3O4/碳复合材料具有高赝电容贡献,可增强锂存储
- DOI:10.1016/j.electacta.2018.07.061
- 发表时间:2018-09
- 期刊:Electrochimica Acta
- 影响因子:6.6
- 作者:Xiaoyang Deng;Shan Zhu;Fang He;Enzuo Liu;Chunnian He;Chunsheng Shi;Qunying Li;Jiajun Li;Liying Ma;Naiqin Zhao
- 通讯作者:Naiqin Zhao
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
铜基板上Co基催化剂直接催化合成碳纳米材料的研究
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:中国科技论文在线精品论文
- 影响因子:--
- 作者:秦凯强;孙荣禄;赵乃勤;康建立;乔志军
- 通讯作者:乔志军
球磨工艺对原位合成碳纳米管增强铝基复合材料的微观组织和力学性能的影响
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:材料工程
- 影响因子:--
- 作者:杨旭东;陈亚军;师春生;赵乃勤
- 通讯作者:赵乃勤
多维度碳纳米相增强铝基复合材料研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:金属学报
- 影响因子:--
- 作者:赵乃勤;刘兴海;蒲博闻
- 通讯作者:蒲博闻
Three‐Dimensional Hierarchical Porous Carbon/Graphitic Carbon Nitride Composites for Efficient Photocatalytic Hydrogen Production
用于高效光催化制氢的三维多级多孔碳/石墨碳氮化物复合材料
- DOI:10.1002/cctc.201901598
- 发表时间:2019-11
- 期刊:ChemCatChem
- 影响因子:4.5
- 作者:王晨露;刘贵高;宋凯;王新乾;王行;赵乃勤;何芳
- 通讯作者:何芳
铝基体上碳纳米管原位均匀合成及其复合材料的性能(英文)
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:Transactions of Nonferrous Metals Society of China
- 影响因子:4.5
- 作者:康建立;赵乃勤;王雪霞;李宝娥
- 通讯作者:李宝娥
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
赵乃勤的其他基金
连续石墨烯网络增强铜基复合材料的组织演变与变形机理研究
- 批准号:52130105
- 批准年份:2021
- 资助金额:300 万元
- 项目类别:重点项目
二维金属硫化物/三维石墨烯复合材料的原位构筑与原子改性及其储钠性能研究
- 批准号:
- 批准年份:2019
- 资助金额:60 万元
- 项目类别:面上项目
原位3D打印碳纳米管增强石墨烯泡沫制备及其力学和电化学协同储能效应
- 批准号:51771136
- 批准年份:2017
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
碳纳米相三维网络增强金属基复合材料的力学性能与界面结构
- 批准号:51531004
- 批准年份:2015
- 资助金额:290.0 万元
- 项目类别:重点项目
中空碳纳米洋葱宏量可控制备及其超电容储能机制研究
- 批准号:51272173
- 批准年份:2012
- 资助金额:80.0 万元
- 项目类别:面上项目
金属基体上碳纳米相的原位生长机理和低温可控制备
- 批准号:51071107
- 批准年份:2010
- 资助金额:38.0 万元
- 项目类别:面上项目
化学气相沉积原位合成多结构碳纳米管/铝基复合材料的界面特征与强化机理
- 批准号:50771071
- 批准年份:2007
- 资助金额:33.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}