全钒液流电池用电极材料的设计与制备：原位异质掺杂ZrB2耦合缺陷可控碳基纳米复合材料

可再生能源先进材料与器件实验室

简介可再生能源的储存与转换，碳基纳米电化学储能材料的开发、设计及优化，电镀玻璃微盲孔、通孔填充体系的开发及理论研究。

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介绍

电极是全钒液流电池(VRFB)的关键组成部分，决定了电能与化学能之间的转换效率。然而，缓慢的电荷转移特性是目前VRFB电极材料研究工作的瓶颈，这主要是由于电极催化性能差、耦合催化剂容易脱落所致。针对以上问题，本项目拟设计并合成氮掺杂缺陷可控碳基纳米材料，并利用原位质谱—化学气相沉积监测技术研究氮掺杂缺陷可控碳基纳米材料形成机理，阐明掺杂结构与催化性能之间的构效关系。在此基础上，结合磁控溅射技术，通过原位异质掺杂ZrB₂耦合氮掺杂缺陷可控碳基纳米复合材料，实现功能协同、结构完美耦合的复合催化电极；深入探究掺杂形态对复合材料电子结构的影响规律；阐明异质复合材料促进V(Ⅳ)/V(Ⅴ)和V(Ⅱ)V(Ⅲ)氧化还原对的电催化机制。结合原位表征分析手段和理论计算，力争在原子和分子水平上阐明多相异质界面的协同催化机制、构效关系和反应机理，为构筑高效双功能催化剂提供借鉴和实现高效、稳定的全钒液流电池夯实基。

项目成员

路旭斌