基于金属有机框架纳米复合结构电催化剂的合成及其性能研究
发布时间：2022-01-15 01:31
可充式锌空电池具有材料成本低、比能量密度高、安全性能高且环境友好等优势,是极具发展潜力的新一代能源技术,因此引起了科研人员的密切关注。催化材料是可充式锌空电池的核心组成部分,其催化活性和稳定性对金属空气电池的能量转换效率和充放电循环稳定性具有较大影响,因此催化材料是决定可充式锌空电池工作性能的关键材料。理想的可充式锌空电池催化材料应该是兼具氧还原（ORR）反应和氧析出（OER）反应活性,即所谓的双功能催化材料。因此,发展高效稳定的双功能催化材料,便成为了发展可充式锌空电池的关键。本论文基于上述催化材料设计思想,从可充式锌空电池面临的关键科学技术问题出发,在相对温和条件下合成具有新颖微观形貌和结构组成的双功能催化材料,并研究催化材料的微观组成特征对催化活性及稳定性的影响,为双功能催化材料的性能优化提供实验依据和理论参考。本文内容由以下几个部分组成:Ⅰ、概述了锌空电池的发展历史,强调了可充式锌空电池在新能源发展过程中的重要性,简述了可充式锌空电池阴极部分的充放电基本原理;在此基础上,以制备低成本、高性能的双功能催化剂为目的展开了实验研究。Ⅱ、采用相对温和的反应条件,合成了形貌均匀的Ag
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
松下电器锌空气助听器电池PR44/A675相对于固体燃料来说，采用气/液体燃料的流动加注方式限制了锌空电池的发展，机
图 1- 1 松下电器锌空气助听器电池 PR44/A675来说，采用气/液体燃料的流动加注方式限制了锌空金属空气燃料电池的得到广泛应用。以色列 Elec极可更换的锌空气电池结构，此电池设计的优势在空气电极，如图 1- 2 所示。基于这种设计，可以实现电气(GE)公司利用此项技术共同开发了混合电池大务。
图 1- 3 一种双电极模型的可充式锌空电池结构示意图[18])空气电极气电极由三个主要部分组成:气体扩散层、集流层和活性催化剂层[19-20](如图 1-催化剂的活性催化剂层覆盖在集流层的表面上，保持与电解液的充分接触，气位于最外面与开放的空气接触，集流层处于活性催化剂层和气体扩散层的中层结构[21-22]。)金属锌电极电极通常是将锌粉(或氧化锌)的调和物涂抹于集流网上制备而成[23]。在高电流锌电极容易极化，使得电流急剧下降，产生阳极溶解发生滞后的现象，即锌电象[24]。由于锌的电化学动力学过程过快，形成的枝晶是影响电极寿命的主要原加锌电极的比表面积、加入添加剂使其与锌电极放电产物形成固态络合物或者酸盐在电解液中的溶解度，也是改善电池性能的一种方式[26-29]。)膜分离器
【参考文献】：
期刊论文
[1]Two-dimensional Nitrogen-doped Mesoporous Carbon/Graphene Nanocomposites from the Self-assembly of Block Copolymer Micelles in Solution[J]. Nan Wang,Hao Tian,Shu-Yan Zhu,De-Yue Yan,Yi-Yong Mai. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(03)
[2]一锅法合成纳米复合材料MB@ZIF-67及其表征研究[J]. 韩亭亭,毕博,郭献敏,刘莹莹. 化工新型材料. 2018(03)
[3]2017年12月南方稀贵金属交易所稀土价格统计[J]. 张晓雨. 稀土信息. 2018(01)
[4]2017年《稀土信息》总目录[J]. 稀土信息. 2017(12)
[5]硫化银纳米材料的制备方法和应用[J]. 舒茜. 化工管理. 2017(34)
[6]ZIF-67的制备和热稳定性能研究[J]. 雷珊珊,阴甜,孔佳晖,梁月飞,杨徐栋,钱旭坤. 广州化工. 2016(05)
[7]米粒状纳米硫化银的制备及其光学性能[J]. 刘晶晶,李小丽,王虹. 化学工业与工程. 2016(01)
[8]核壳结构金属-有机骨架的研究[J]. 宋肖锴,周雅静,李亮. 化学进展. 2014(Z1)
[9]基于Ag2S-MWNTs的肌红蛋白直接电化学研究[J]. 史智锋,贺慧,马李思思. 化学研究与应用. 2014(01)
[10]车用锌空燃料电池系统开发研究[J]. 王希忠,姜智红,刘伯文,裴普成. 清华大学学报(自然科学版). 2013(08)
博士论文
[1]金属有机框架化合物的合成及其小分子传感、磁性、导电性能研究[D]. 杨柳.东北师范大学 2017
[2]金属有机框架材料电荷输运的调控研究[D]. 潘亮.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 2016
[3]铱基氧析出催化剂的制备与电化学性质研究[D]. 胡玮.武汉大学 2012
[4]不同形貌硫化银纳米结构的合成及其储氢性能研究[D]. 孙玉增.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]环己烷氧化催化剂的制备及其催化性能研究[D]. 李翔.湘潭大学 2017
[2]金属—空气电池阴极催化剂制备及性能研究[D]. 张小雪.北京理工大学 2015
[3]金属有机框架（MOFs）材料的制备、表征及水氧化性能研究[D]. 蔡佳.江苏大学 2017
[4]石墨烯/硫化银纳米复合材料的光电特性研究[D]. 李丽.哈尔滨工程大学 2013
[5]基于EVA的新能源类上市公司价值评估研究[D]. 马惠子.河北农业大学 2012
本文编号：3589622
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
松下电器锌空气助听器电池PR44/A675相对于固体燃料来说，采用气/液体燃料的流动加注方式限制了锌空电池的发展，机
图 1- 1 松下电器锌空气助听器电池 PR44/A675来说，采用气/液体燃料的流动加注方式限制了锌空金属空气燃料电池的得到广泛应用。以色列 Elec极可更换的锌空气电池结构，此电池设计的优势在空气电极，如图 1- 2 所示。基于这种设计，可以实现电气(GE)公司利用此项技术共同开发了混合电池大务。
图 1- 3 一种双电极模型的可充式锌空电池结构示意图[18])空气电极气电极由三个主要部分组成:气体扩散层、集流层和活性催化剂层[19-20](如图 1-催化剂的活性催化剂层覆盖在集流层的表面上，保持与电解液的充分接触，气位于最外面与开放的空气接触，集流层处于活性催化剂层和气体扩散层的中层结构[21-22]。)金属锌电极电极通常是将锌粉(或氧化锌)的调和物涂抹于集流网上制备而成[23]。在高电流锌电极容易极化，使得电流急剧下降，产生阳极溶解发生滞后的现象，即锌电象[24]。由于锌的电化学动力学过程过快，形成的枝晶是影响电极寿命的主要原加锌电极的比表面积、加入添加剂使其与锌电极放电产物形成固态络合物或者酸盐在电解液中的溶解度，也是改善电池性能的一种方式[26-29]。)膜分离器
【参考文献】：
期刊论文
[1]Two-dimensional Nitrogen-doped Mesoporous Carbon/Graphene Nanocomposites from the Self-assembly of Block Copolymer Micelles in Solution[J]. Nan Wang,Hao Tian,Shu-Yan Zhu,De-Yue Yan,Yi-Yong Mai. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(03)
[2]一锅法合成纳米复合材料MB@ZIF-67及其表征研究[J]. 韩亭亭,毕博,郭献敏,刘莹莹. 化工新型材料. 2018(03)
[3]2017年12月南方稀贵金属交易所稀土价格统计[J]. 张晓雨. 稀土信息. 2018(01)
[4]2017年《稀土信息》总目录[J]. 稀土信息. 2017(12)
[5]硫化银纳米材料的制备方法和应用[J]. 舒茜. 化工管理. 2017(34)
[6]ZIF-67的制备和热稳定性能研究[J]. 雷珊珊,阴甜,孔佳晖,梁月飞,杨徐栋,钱旭坤. 广州化工. 2016(05)
[7]米粒状纳米硫化银的制备及其光学性能[J]. 刘晶晶,李小丽,王虹. 化学工业与工程. 2016(01)
[8]核壳结构金属-有机骨架的研究[J]. 宋肖锴,周雅静,李亮. 化学进展. 2014(Z1)
[9]基于Ag2S-MWNTs的肌红蛋白直接电化学研究[J]. 史智锋,贺慧,马李思思. 化学研究与应用. 2014(01)
[10]车用锌空燃料电池系统开发研究[J]. 王希忠,姜智红,刘伯文,裴普成. 清华大学学报(自然科学版). 2013(08)
博士论文
[1]金属有机框架化合物的合成及其小分子传感、磁性、导电性能研究[D]. 杨柳.东北师范大学 2017
[2]金属有机框架材料电荷输运的调控研究[D]. 潘亮.中国科学院宁波材料技术与工程研究所 2016
[3]铱基氧析出催化剂的制备与电化学性质研究[D]. 胡玮.武汉大学 2012
[4]不同形貌硫化银纳米结构的合成及其储氢性能研究[D]. 孙玉增.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]环己烷氧化催化剂的制备及其催化性能研究[D]. 李翔.湘潭大学 2017
[2]金属—空气电池阴极催化剂制备及性能研究[D]. 张小雪.北京理工大学 2015
[3]金属有机框架（MOFs）材料的制备、表征及水氧化性能研究[D]. 蔡佳.江苏大学 2017
[4]石墨烯/硫化银纳米复合材料的光电特性研究[D]. 李丽.哈尔滨工程大学 2013
[5]基于EVA的新能源类上市公司价值评估研究[D]. 马惠子.河北农业大学 2012
本文编号：3589622
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