纳米二氧化钛复合电极材料的制备及其在锂空气电池中的性能研究
发布时间：2021-10-11 13:57
电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV）等大型能源设备的快速发展迫切需求新型的储能器件。而锂空气电池因为具有非常高的理论比能量密度(3600 Wh kg-1)而被认为是下一代电池的重要研发方向之一。然而,目前关于锂空气电池的研究仍处于起步阶段,存在很多的挑战,如放电比容量和能量密度低,倍率性能差,容量保持率差和能量效率低。锂空气电池阴极为电池反应的主要场所,其组成材料和结构对电池的性能有极大的影响。特别是阴极中高效电催化剂的使用能够有效降低电池充/放电过电势并提高其循环性能。过渡金属氧化物电催化剂由于具有制备简单、价格低廉和催化活性高等优势,而受到了科学界的广泛关注。其中TiO2在锂空气电池中表现出优异的催化性能,良好的稳定性和环境友好性,因而具有很大的应用潜力。本论文基于TiO2的优点,采用掺杂、复合等手段进一步提高其催化活性,制备出了具有优异电化学性能的纳米复合阴极材料。（1）通过溶胶凝胶法制备氮掺杂石墨烯负载铁掺杂二氧化钛（Fe-TiO2/N-doped graphene）氮掺杂后的石墨烯...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 锂空气电池研究背景与意义
1.2 有机体系锂空气电池
1.3 锂空气电池阴极催化剂研究进展
1.3.1 碳基材料催化剂
1.3.2 贵金属及过渡金属氧化物
1.3.3 钙钛矿型复合氧化物催化剂
1.3.4 复合材料催化剂
1.3.5 TiO_2催化剂在锂空气电池中的研究
1.4 本文选题依据、研究内容创新点
1.4.1 本文选题依据
1.4.2 研究内容及创新点
第二章 实验材料和仪器测试
2.1 实验原料
2.2 实验仪器
2.3 材料表征
2.3.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
2.3.3 X射线衍射(XRD)
2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.5 拉曼光谱(Raman)
2.3.6 红外光谱(FTIR)
2.3.7 热重分析(TG)
2.4 电化学性能测试
2.4.1 循环伏安法测试(CV)
2.4.2 电化学交流阻抗(EIS)
2.4.3 恒流充放电测试
2.4.4 恒流间歇滴定(GITT)和恒压间歇滴定(PITT)
第三章 氮掺杂石墨烯负载铁掺杂二氧化钛材料
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 氮掺杂石墨烯的制备
3.2.2 氮掺杂石墨烯担载铁掺杂二氧化钛的制备
3.2.3 锂空气电池正极的制备及组装
3.3 结果与讨论
3.3.1 物理化学性能表征
3.3.2 电化学性能表征
3.4 本章小结
第四章 碳纳米管负载氧缺陷的无定型二氧化钛
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料制备
4.2.3 锂空气电池空气正极的制备及电池的组装
4.3 结果与讨论
4.3.1 二氧化钛催化剂的物理化学性能表征
4.3.2 电化学性能表征
4.4 本章小结
第五章 核壳结构的二氧化钛@氮掺杂碳纤维担载钌纳米颗粒复合材料
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 主要化学试剂
5.2.2 氮掺杂碳纤维的制备
5.2.3 在氮掺杂碳纤维上沉积TiO_2
5.2.4 在N-CNFs@TiO_2原位生长Ru纳米颗(Ru/N-CNFs@TiO_2)
5.2.5 锂空气空气正极的制备及电池的组装
5.2.6 柔性锂空气空气电池的组装
5.2.7 Ru/N-CNFs@TiO_2电极的放电产物研究
5.3 结果与讨论
5.3.1 二氧化钛催化剂的物理化学性能表征
5.3.2 电化学性能表征
5.4 理论计算
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent advances in electrocatalysts for non-aqueous Li-O2 batteries[J]. Wei Chen,Ya-Feng Gong,Jie-Hua Liu. Chinese Chemical Letters. 2017(04)
本文编号：3430646
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 锂空气电池研究背景与意义
1.2 有机体系锂空气电池
1.3 锂空气电池阴极催化剂研究进展
1.3.1 碳基材料催化剂
1.3.2 贵金属及过渡金属氧化物
1.3.3 钙钛矿型复合氧化物催化剂
1.3.4 复合材料催化剂
1.3.5 TiO_2催化剂在锂空气电池中的研究
1.4 本文选题依据、研究内容创新点
1.4.1 本文选题依据
1.4.2 研究内容及创新点
第二章 实验材料和仪器测试
2.1 实验原料
2.2 实验仪器
2.3 材料表征
2.3.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
2.3.3 X射线衍射(XRD)
2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.5 拉曼光谱(Raman)
2.3.6 红外光谱(FTIR)
2.3.7 热重分析(TG)
2.4 电化学性能测试
2.4.1 循环伏安法测试(CV)
2.4.2 电化学交流阻抗(EIS)
2.4.3 恒流充放电测试
2.4.4 恒流间歇滴定(GITT)和恒压间歇滴定(PITT)
第三章 氮掺杂石墨烯负载铁掺杂二氧化钛材料
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 氮掺杂石墨烯的制备
3.2.2 氮掺杂石墨烯担载铁掺杂二氧化钛的制备
3.2.3 锂空气电池正极的制备及组装
3.3 结果与讨论
3.3.1 物理化学性能表征
3.3.2 电化学性能表征
3.4 本章小结
第四章 碳纳米管负载氧缺陷的无定型二氧化钛
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料制备
4.2.3 锂空气电池空气正极的制备及电池的组装
4.3 结果与讨论
4.3.1 二氧化钛催化剂的物理化学性能表征
4.3.2 电化学性能表征
4.4 本章小结
第五章 核壳结构的二氧化钛@氮掺杂碳纤维担载钌纳米颗粒复合材料
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 主要化学试剂
5.2.2 氮掺杂碳纤维的制备
5.2.3 在氮掺杂碳纤维上沉积TiO_2
5.2.4 在N-CNFs@TiO_2原位生长Ru纳米颗(Ru/N-CNFs@TiO_2)
5.2.5 锂空气空气正极的制备及电池的组装
5.2.6 柔性锂空气空气电池的组装
5.2.7 Ru/N-CNFs@TiO_2电极的放电产物研究
5.3 结果与讨论
5.3.1 二氧化钛催化剂的物理化学性能表征
5.3.2 电化学性能表征
5.4 理论计算
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent advances in electrocatalysts for non-aqueous Li-O2 batteries[J]. Wei Chen,Ya-Feng Gong,Jie-Hua Liu. Chinese Chemical Letters. 2017(04)
本文编号：3430646
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3430646.html
