1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1 背景
燃料电池与金属空气电池等能源转化器件有着极高的效率，因此被认为是极具潜力的新型能源装置。氧还原(oxygen reduction reaction, orr)与析氧反应 (oxygen evolution reaction, oer)的催化是该类能源转换器件的关键过程，这一催化过程的效率直接决定了其电化学输出性能。当前，发展燃料电池与金属空气电池的主要障碍在于其对贵金属催化剂的依赖。尽管贵金属催化性剂有着良好的催化性能，但其成本高且易对杂质中毒[1]。因此，发展低成本高活性的orr/oer催化剂以取代贵金属基催化剂对于推进燃料电池及金属空气电池的进一步发展有着重要的意义[2]。杂原子掺杂碳材料是一类被认为有望取代贵金属orr/oer催化剂的新型催化材料。通过合理的结构与成分设计,该类材料在碱性条件下的orr催化活性与稳定性已达到贵金属催化剂的水平。虽然杂原子掺杂碳材料的orr活性较高，但对其催化活性的来源仍有争议。此外，杂原子掺杂材料对于其他氧电极反应的催化能力仍较少报导。碳量子点是一种粒径小于10 nm、微观成球形、表面存在许多有机官能团的碳纳米颗粒[3]。其高具有高比表面积及良好的电子导电性。此外，碳量子点材料高密度的表面缺陷使得其表面有陷阱电子或空穴[4]。由于这些特性，碳量子点材料是一类理想的合成杂原子掺杂碳材料的前驱体[6]。
1.2研究目的
2. 研究的基本内容与方案
参照已有的碳量子点合成方法，优化得出适用于氧还原反应和析氧反应的碳量子点催化剂。
2.1合成
选用具有反应位点的高分子聚合物，作为量子点的保护和尺寸控制剂，同时还能作为碳量子点中掺杂的氮的来源。先将高分子链与过渡金属元素离子配合后，再加入小分子的有机配合物，提高碳量子点的稳定性。过渡金属离子作为无机交联剂连接了高分子碳骨架和有机配合物，使得碳量子点能稳定的存在。
3. 研究计划与安排
1~3周：查阅文献，确定实验方案，完成开题报告
4~10周：合成碳量子点，电化学测量产品性能
11周以后：数据处理，产品的鉴定检测，完成毕业论文
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 张雅云, 钟炎妹, 李顺兴,等. 基于ptcu纳米材料及碳量子点对乙醇的电催化研究[j]. 漳州师范学院学报:自然科学版, 2014, 27(1):78-83.
[2] 唐迪.碳基纳米复合材料的设计合成与光（电）催化性能的研究.[d].江苏:苏州大学,2015.
[3] 田瑞雪.碳量子点表面基团调控及性能的研究.[d].山西:中北大学,2014.
