铋系复合材料和反相Pickering乳液在储能和环境中的应用

发布时间：2020-04-16 05:36

【摘要】：近年来,由于我国经济的高速发展,能源短缺和环境污染问题日益严峻,随着石油资源的枯竭,寻找清洁的新能源成为亟待解决的问题。锂离子电池和电化学电容器是目前电化学储能研究中的热点。锂离子电池具有高能量密度、使用寿命长、额定电压高、绿色环保等优点。电化学电容器作为一种新型储能装置,具有使用寿命长、节约能源、绿色环保、充电时间短、功率密度高等优点。因此,二者具有较高的商业价值。另外,水中污染物如对硝基苯酚等具有毒性强、难降解等特点,处理这些污染物常用的方法包括催化加氢、光降解等,但这些反应需要有催化剂的参与。因此,探索新方法用来制备尺寸更小、催化活性更高的纳米复合材料已成为当务之急。(1)本论文通过水热法一步合成还原态氧化石墨烯负载的钼酸铋复合材料(Bi_2MoO_6/rGO),并将其用作锂离子电池负极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)、拉曼(Raman)等测试方法对复合材料的成分、形貌、组成进行了表征。恒电流充放电测试表明,在电流密度为100 mA g~(-1)时,初始放电比容量为1049.6 mAh g~(-1)。在不同的电流密度下进行了倍率性能测试。进行循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试。(2)本论文以柠檬酸铋铵为一种新型铋源,硫代乙酰胺作为硫源,通过水热法合成了冰糖状的Bi_2S_3纳米晶。另外,在相同条件下,以泡沫镍为基底,水热合成了镍膜负载的3D互联Bi_2S_3纳米片网络,并采用XRD、SEM、TEM、XPS等对两者进行成分和形貌分析。在电极材料的测试中,分别采用三电极体系和不对称双电极体系进行循环伏安、恒流充放电和交流阻抗测试。(3)本论文以碳量子点作为固体颗粒乳化剂,制备了反相Pickering乳液,并研究了油相类型、超声时间、碳点浓度、油水比、pH、盐浓度对乳液滴直径和稳定性的影响,并且,确立了获得理想乳液的最佳条件。另外,以制备的乳液为模板制备了直径小于1微米的碳点包银复合微球,这些微球在硼氢化钠还原对硝基苯酚反应中表现出高效的催化活性和循环稳定性。
【图文】：

锂离子电池,工作原理,自放电,比能量

(b) 锂离子电池放电图 1-1 锂离子电池的工作原理Figure 1-1 Schematic illustration of lithiom ion battery锂离子电池的优点离子电池主要有以下优点[4]：1）平均输出电压高（约 3.6 V），是 Ni-Cd、Ni-MH 电池的 3 倍。2）比能量大，能达到的实际比能量为 555 Wh kg-1左右，已接近于其 88%。3）循环性能优越，一般可循环 500 或者 1000 次以上，磷酸铁锂的甚 2000 次以上。4）安全性高，无记忆效应，能够在放电不完全的状态下进行充电。5）自放电小，室温下充满电的锂离子电池放置一个月后的自放电率

双电层电容器,储能,机理,电容

图 1-3 双电层电容器储能机理re 1-3 Schematic illustration of the energy storage mechanism of double layer capac 赝电容电化学电容器电容（法拉第电容）：是指在电极活性材料表面或内部，能够发生快氧化还原反应，这是一种不同于双电层的电容[12-13]。这样的电容很有基于静电（“赝”，是区别于静电电容），而是发生在电化学电荷迁移受到活性材料的数量和表面积限制。赝电容，其储存的电荷不仅来源荷，还有电解液离子在电极材料中由于发生氧化还原反应而产生的材料产生电化学吸脱附时，产生的是吸附赝电容；当发生氧化还原反是氧化还原赝电容，，即法拉第赝电容。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33;TM912

【相似文献】