Mo基三元合金化合物的可控合成及其电化学性能表征
发布时间：2021-08-30 19:33
随着人们日常需求和社会经济的增长,使得对能源的需求逐渐增强,现在使用较多的依旧是传统的化石能源,不可避免的会造成环境污染和能浪费。为了解决这些问题,关键在于开发安全、清洁并可持续利用的储能体系。现在锂离子电池和电解水产氢等广被应用和研究于能量转化方面,由于锂离子电池具有高容量储存、高容量保持率和低成本的优点。同样的,氢能作为21世纪最具开发潜力的清洁能源,大量的开发和使用将很大程度上缓解现在面临的能源危机。基于此,探索出高效耐久,高转化率并且安全性好的电极材料来提升能源转化和储存是至关重要的。本论文针对现有的电极材料和电催化剂问题,设计并水热合成了一些Mo基三元金属材料,来进行锂离子电池和电化学产氢性能测试,主要研究内容如下所示:（1）利用一步水热合成方法,制备不同结构的ZnMoS4纳米材料,其中包括纳米实心球和纳米空心球结构。经过一系列表征,得知材料的形貌、晶型、孔隙率和元素组成分析等物性,这是第一次系统的对ZnMoS4进行完整的物性分析。使用两种结构的ZnMoS4作为锂离子电池负极进行测试,发现两种材料的本征首次放电容量分别为877.2和819 mA h g-1,首次库伦效率都达到...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２ＭｏＳ２的分子结构图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｍ０Ｓ２??
１．３．１锂离子电池工作原理??在锂离子电池中，只有在存在Ｌｉ＋浓度差时，通过锂离子在正负电极间的嵌入和脱??出过程，来保证锂电池循环过程的正常进行。如图１－３所示，以正极材料为ＬｉＣ〇０２，??负极材料使用石墨为例来说明锂离子电池的工作原理：??其中发生的电化学表达式为：??正极反应：ＬｉＣｏ０２—Ｌｉ１－ｘＣｏ〇２＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ－?式（１－１）??负极反应？？?６Ｃ＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ－—ＬｉｘＣ６?式（１?－２）??总反应：ＬｉＣｏＯｒ＾Ｃ—Ｌｈ－ｘＣｏＣｈ＋ＬｉｘＣｅ?式（１?－３）??在锂离子电池工作时，其中发生着以上列出的氧化还原反应。在充电过程中，Ｌｉ＋??从正极材料ＬｉＣ〇０２中脱出，在电场力的作用下，经由电解液向锂电池负极移动，直??至嵌入负极材料石墨的夹层中，同时正极材料中Ｃ〇３＋被氧化成Ｃｏ４＋。此时，负极材料??附近由于正离子Ｌｉ＋的加入，整体显示电正性，为了保持电荷平衡，亦有大量电子通过??外电路从正极流向负极，从而发生负极反应：６Ｃ＋ＸＬｉ＋＋Ｗ—ＬｉｘＣ６，自此完成了充电过??程。相对应的，放电过程是充电过程的逆方向，Ｌｉ＋从负极ＬｉｘＣ６中脱出，在Ｌｉ＋浓度场??的作用下，向正极材料迁移，与被氧化的Ｃｏ４＋发生还原反应生成ＬｉＣ
?１．４．１电化学析氢机理??如图１－４所示，一个电解水装置主要有电解液、阳极和阴极三部分组成。在阳极??和阴极电极上分别涂有产氧和产氢催化剂，在外界电压的施加下，水会分别在两电极??上分别产生氢气和氧气。其总反应式为：Ｈ２０—Ｈ２＋ｌ／２０２。分别在阴极上发生析氢反??应，阳极上发生析氧两个半反应。在不同的电解质中发生着不同的反应，如下所示：??在酸性溶液中：??阴极：２Ｈ＋?＋?２ｅ－?—＞?Ｈ２??式（１－７）??阳极：Ｈ２０?—?２Ｈ＋＋ｌ／２０２?＋?２ｅ－?式（１－８）??在碱性溶液中：??阴极：２Ｈ２０?＋?２ｅ＿?—Ｈ２?＋?２０Ｈ＿?式（１－９）??阳极：２０Ｈ－—Ｈ２０＋ｌ／２０２?＋?２ｅ－?式（１－１０）??４?ｆ￣Ｖ＼Ａｒ＂］??賴?？??＾?Ｃｔｌｈｏｄ＃?Ａｎｏｄｕ?“??？：?■?Ｌ?ｉ?＂！＆■??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?Ｏｘｙｇｅｎ??Ｂｕｂｂｌｅｓ?＾?８ｕｂ０ｉ＃￥??ｈ２〇??图１－４电化学解水示意图丨４８］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ??１．４．２常见的电化学产氢催化剂??在标准状态下，水分解的热力学电压为１．２３Ｖ，但是由于电解液和电极电阻等电??解池固有电阻的存在，电解水的电压往往超过１．２３Ｖ，超出的部分称作过电势。其中??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶胶-凝胶合成NiO-ZnO复合物及其乙醇敏感特性研究[J]. 赵晓华,李珍珍,娄向东,张宁. 人工晶体学报. 2013(04)
本文编号：3373373
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２ＭｏＳ２的分子结构图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｍ０Ｓ２??
１．３．１锂离子电池工作原理??在锂离子电池中，只有在存在Ｌｉ＋浓度差时，通过锂离子在正负电极间的嵌入和脱??出过程，来保证锂电池循环过程的正常进行。如图１－３所示，以正极材料为ＬｉＣ〇０２，??负极材料使用石墨为例来说明锂离子电池的工作原理：??其中发生的电化学表达式为：??正极反应：ＬｉＣｏ０２—Ｌｉ１－ｘＣｏ〇２＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ－?式（１－１）??负极反应？？?６Ｃ＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ－—ＬｉｘＣ６?式（１?－２）??总反应：ＬｉＣｏＯｒ＾Ｃ—Ｌｈ－ｘＣｏＣｈ＋ＬｉｘＣｅ?式（１?－３）??在锂离子电池工作时，其中发生着以上列出的氧化还原反应。在充电过程中，Ｌｉ＋??从正极材料ＬｉＣ〇０２中脱出，在电场力的作用下，经由电解液向锂电池负极移动，直??至嵌入负极材料石墨的夹层中，同时正极材料中Ｃ〇３＋被氧化成Ｃｏ４＋。此时，负极材料??附近由于正离子Ｌｉ＋的加入，整体显示电正性，为了保持电荷平衡，亦有大量电子通过??外电路从正极流向负极，从而发生负极反应：６Ｃ＋ＸＬｉ＋＋Ｗ—ＬｉｘＣ６，自此完成了充电过??程。相对应的，放电过程是充电过程的逆方向，Ｌｉ＋从负极ＬｉｘＣ６中脱出，在Ｌｉ＋浓度场??的作用下，向正极材料迁移，与被氧化的Ｃｏ４＋发生还原反应生成ＬｉＣ
?１．４．１电化学析氢机理??如图１－４所示，一个电解水装置主要有电解液、阳极和阴极三部分组成。在阳极??和阴极电极上分别涂有产氧和产氢催化剂，在外界电压的施加下，水会分别在两电极??上分别产生氢气和氧气。其总反应式为：Ｈ２０—Ｈ２＋ｌ／２０２。分别在阴极上发生析氢反??应，阳极上发生析氧两个半反应。在不同的电解质中发生着不同的反应，如下所示：??在酸性溶液中：??阴极：２Ｈ＋?＋?２ｅ－?—＞?Ｈ２??式（１－７）??阳极：Ｈ２０?—?２Ｈ＋＋ｌ／２０２?＋?２ｅ－?式（１－８）??在碱性溶液中：??阴极：２Ｈ２０?＋?２ｅ＿?—Ｈ２?＋?２０Ｈ＿?式（１－９）??阳极：２０Ｈ－—Ｈ２０＋ｌ／２０２?＋?２ｅ－?式（１－１０）??４?ｆ￣Ｖ＼Ａｒ＂］??賴?？??＾?Ｃｔｌｈｏｄ＃?Ａｎｏｄｕ?“??？：?■?Ｌ?ｉ?＂！＆■??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?Ｏｘｙｇｅｎ??Ｂｕｂｂｌｅｓ?＾?８ｕｂ０ｉ＃￥??ｈ２〇??图１－４电化学解水示意图丨４８］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ??１．４．２常见的电化学产氢催化剂??在标准状态下，水分解的热力学电压为１．２３Ｖ，但是由于电解液和电极电阻等电??解池固有电阻的存在，电解水的电压往往超过１．２３Ｖ，超出的部分称作过电势。其中??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶胶-凝胶合成NiO-ZnO复合物及其乙醇敏感特性研究[J]. 赵晓华,李珍珍,娄向东,张宁. 人工晶体学报. 2013(04)
本文编号：3373373
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