高比表面积氮化物、氧化物的制备与应用研究
发布时间：2023-03-05 11:58
锂空气电池因其媲美化石燃料的能量密度而备受关注,被认为最有可能实现电动汽车行驶里程和内燃机汽车相当的下一代能源系统。但是仍然有许多问题阻碍着锂空气电池的实用化,其中最突出的问题就是正极催化剂效率较低,导致充放电过程中较大的过电位。因此开展高效、经济的催化剂的研究愈加重要。为了解决以上问题,本文从微观结构的设计出发,对过渡金属氮化物、氧化物纳米颗粒的制备进行了研究,并重点探究了中空氮化钛微球在锂空气电池中的性能,具体研究内容如下:1)采用无皂乳液聚合法合成出单分散聚苯乙烯微球(PS),通过使用浓硫酸对其表面进行亲水处理,之后以此为模板,以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶凝胶法制备出PS@TiO2核壳微球,最后将PS@TiO2核壳微球在氨气气氛、900℃条件下煅烧3小时,得到中空氮化钛微球。2)首先制备出ZIF-7纳米颗粒,然后以此为模板,以水合硝酸铜为铜源、水合硝酸钴为钴源,制备出钴酸铜的前体,之后在空气中进行煅烧,制备出纳米钴酸铜颗粒。3)首先以蔗糖为原料,采用水热法制备碳球,然后以此为模板,以醋酸钴为钴源,在空气中进行煅烧,制备出中空四氧化三钴微...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 锂空气电池概述
1.1.1 锂空气电池的发展历程
1.1.2 有机系锂空气电池工作原理
1.1.3 锂空气电池的关键问题
1.2 锂空气电池正极催化剂研究进展
1.2.1 碳材料
1.2.2 贵金属
1.2.3 非贵金属化合物
1.3 氮化钛概述
1.3.1 氮化钛的基本性质
1.3.2 氮化钛的主要制备方法
1.3.3 氮化钛在电化学领域的应用
1.4 钴酸铜概述
1.5 四氧化三钴概述
1.6 研究思路及主要研究内容
2 实验部分
2.1 实验试剂及实验仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料表征方法及电化学测试手段
2.2.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
2.2.3 X射线衍射技术(XRD)
2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.5 氮气吸附-脱附分析
2.2.6 循环伏安测试(CV)
2.2.7 恒流充放电测试
3 中空氮化钛微球的制备研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 聚苯乙烯微球(PS)的制备
3.2.2 磺化苯乙烯微球的制备
3.2.3 PS@TiO2核壳微球的制备
3.2.4 中空氮化钛微球(TiN)的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 SEM分析
3.3.2 TEM分析
3.3.3 XRD分析
3.3.4 XPS分析
3.3.5 氮吸附-脱附分析
3.4 本章小结
4 纳米钴酸铜的制备研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 ZIF-67的制备
4.2.2 纳米钴酸铜的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 SEM分析
4.3.2 TEM分析
4.3.3 XRD分析
4.3.4 XPS分析
4.3.5 氮吸附-脱附分析
4.4 本章小结
5 中空四氧化三钴颗粒的制备研究
5.1 引言
5.2 实验方法
5.2.1 碳球的制备(CMs)
5.2.2 中空四氧化三钴的制备研究
5.3 结果与讨论
5.3.1 SEM分析
5.3.2 TEM分析
5.3.3 XRD分析
5.3.4 XPS分析
5.3.5 氮吸附-脱附分析
5.4 本章小结
6 中空氮化钛微球在锂空气电池中的应用
6.1 引言
6.2 锂空气电池空气正极制备与电池组装
6.2.1 空气正极制备
6.2.2 锂空气电池组装
6.2.3 放电产物检测
6.3 实验结果与讨论
6.3.1 不同材料在锂空气电池中的循环伏安测试
6.3.2 不同材料在锂空气电池中的容量测试
6.3.3 不同材料在锂空气电池中的循环性能
6.3.4 中空氮化钛微球在锂空气电池中的充放电产物分析
6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3756151
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 锂空气电池概述
1.1.1 锂空气电池的发展历程
1.1.2 有机系锂空气电池工作原理
1.1.3 锂空气电池的关键问题
1.2 锂空气电池正极催化剂研究进展
1.2.1 碳材料
1.2.2 贵金属
1.2.3 非贵金属化合物
1.3 氮化钛概述
1.3.1 氮化钛的基本性质
1.3.2 氮化钛的主要制备方法
1.3.3 氮化钛在电化学领域的应用
1.4 钴酸铜概述
1.5 四氧化三钴概述
1.6 研究思路及主要研究内容
2 实验部分
2.1 实验试剂及实验仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 材料表征方法及电化学测试手段
2.2.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
2.2.3 X射线衍射技术(XRD)
2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.5 氮气吸附-脱附分析
2.2.6 循环伏安测试(CV)
2.2.7 恒流充放电测试
3 中空氮化钛微球的制备研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 聚苯乙烯微球(PS)的制备
3.2.2 磺化苯乙烯微球的制备
3.2.3 PS@TiO2核壳微球的制备
3.2.4 中空氮化钛微球(TiN)的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 SEM分析
3.3.2 TEM分析
3.3.3 XRD分析
3.3.4 XPS分析
3.3.5 氮吸附-脱附分析
3.4 本章小结
4 纳米钴酸铜的制备研究
4.1 引言
4.2 实验方法
4.2.1 ZIF-67的制备
4.2.2 纳米钴酸铜的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 SEM分析
4.3.2 TEM分析
4.3.3 XRD分析
4.3.4 XPS分析
4.3.5 氮吸附-脱附分析
4.4 本章小结
5 中空四氧化三钴颗粒的制备研究
5.1 引言
5.2 实验方法
5.2.1 碳球的制备(CMs)
5.2.2 中空四氧化三钴的制备研究
5.3 结果与讨论
5.3.1 SEM分析
5.3.2 TEM分析
5.3.3 XRD分析
5.3.4 XPS分析
5.3.5 氮吸附-脱附分析
5.4 本章小结
6 中空氮化钛微球在锂空气电池中的应用
6.1 引言
6.2 锂空气电池空气正极制备与电池组装
6.2.1 空气正极制备
6.2.2 锂空气电池组装
6.2.3 放电产物检测
6.3 实验结果与讨论
6.3.1 不同材料在锂空气电池中的循环伏安测试
6.3.2 不同材料在锂空气电池中的容量测试
6.3.3 不同材料在锂空气电池中的循环性能
6.3.4 中空氮化钛微球在锂空气电池中的充放电产物分析
6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3756151
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