新型金属基功能材料的制备及其电化学和输运性能研究

发布时间：2021-01-08 23:54

　　伴随着人类文明的进步,大规模的工业文明和社会文明发展也让能源问题变得越来越突出。未来哪个国家能占领能源技术制高点,那就一定能在世界话语权争夺中占据有利地位。这其中一方面,寻求可以替代化石燃料的新型可再生能源成为目前热门的研究领域。在该领域中,锂离子电池和电催化分解水是两种很重要的电化学能源存储和转换的途径,并受到世界上大量课题组和研究机构广泛的研究和报道。而另一方面,超导体作为在一定温度条件下电阻趋近于零的特殊材料,引起了各国的重视。比如在输电线领域,由于铜或铝线材存在电阻,相当一部分电能以焦耳热形式被消耗掉。如果用超导材料制成电缆用于输电,那么在输电线路上的能耗将理论上降为零,产生的经济效益将无以估量。另外超导体在新型超导电子设备、磁悬浮列车、超导发电机、可控核聚变等领域都有着潜在的广泛应用。未来的超导材料探索如果能达到实用化、工业化的水平,必然将对现代文明的科学技术产生深远的影响,甚至可能引发新一轮工业革命。本论文旨在通过对锂离子电池、电催化分解水、超导体探索三个方向的研究基础上,设计和合成相应的新型功能材料,为其更广泛的研究进展和实际应用提供新的思路和载体。概括起来,本论文的主要... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１：?ＬｉＣｏ〇２作正极，石墨碳作负极为例图示锂离子电池的工作机理

［８８］以及目前实验室应用最广泛的水热法［８９，?９０］。??图１－２左：（ａ）?ＣｄＳｎＯ＾米方块样品的ＳＯＩ图。（ｂ）和（ｃ）?ＣｄＳｎ〇３纳米方块样品不同倍数??的ＴＥＭ图。（ｄ）ＣｄＳｎ〇３纳米方块样品的ＨＲＴＥＭ图。图１－２右：ＣｄＳｎ０３纳米方块样品的电化学??性能表征［７５］。??另一方面，通过对活性材料进行表面修饰是能提升电化学性能的一个重要方??向。大量的研究结果已经证实通过碳的包覆可以有效地提升电极材料电化学性能??［９１－１０２］。图１－３左给出了碳包覆ＦｅＰ２＠Ｃ复合物的微结构和具体成分表征；图??１－３右给出了碳包覆ＦｅＰ２＠Ｃ复合物的电化学性能，可以看出储锂性能较为优异??［１０３］。内在的原因可能是是碳的存在作为一种缓冲层，纾解了电化学过程中机??械应力并且可以缓和循环过程中活性材料的聚集。另外由于碳的存在可以大幅提??升导电性，进而增强活性材料充放电过程中的电子传输效率，从而提升电化学性??５??

１．３超导材料研究领域概述??１．３．?１超导现象与理论发展??超导体的发现和人类低温技术的发展密不可分。曾被称为“永久气体”的空??气在１８９５年首次实现液化。１８９８年，杜瓦让另一种“惰性气体”氢气实现液化，??液化点为－２５３度。时间到了?１９０８年，荷兰莱顿大学的昂内斯成功地让氦气实现??液化，并达到了?４．?２５Ｋ的极低温，从而为低温物理的研究提供了最重要的基础。??也就是在这个基础之上，昂内斯在１９１１年终于发现了汞在４．?１５Ｋ低温条件下电??阻突降为零（Ｐ?＝０），并把这一现象定义为超导［１０４］。这一惊人的发现标志着人??类对超导领域探索的序幕正式拉开。１９３３年，迈斯纳研究发现了在超导体中存??在完全抗磁性，这被称为迈斯纳效应［１０５］。即当材料处于超导态时，其内部的??磁感应强度为零（Ｂ＝０），图１－４给出了超导体中的迈斯纳效应图示。他的这一发??现表明了超导体除具有零电阻现象外，还具有完全抗磁性。这两个特征也是一个??材料是否为超导体的两个必要条件。??


本文编号：2965558