镍基能源材料的性能及同步辐射研究
发布时间：2023-04-05 13:47
随着全球范围内经济的发展,无论是工业的生产活动还是日常的生活需要对能源的供给提出了更高的要求。然而,传统的化石能源在使用中不仅会释放出CO2等气体加剧温室效应,还会导致雾霾等严重的环境问题。因此要做到可持续发展,就必须对现有的以化石能源为主的能源结构进行优化调整。能源存储技术与能源转换技术的不断持续的发展是这一目标得以实现的重要途径。然而目前的能源材料存在着成本高昂、能源存储密度低、能源转换效率不够高、安全性稳定性不好等问题,这大大的限制了其在实际应用中的推广。因此,为了进一步发展新型能源存储和转换材料,我们必须深入的研究材料内部的组成、晶体结构、电子结构。只有对材料了解清楚,我们才能进一步的研究材料结构与能量存储与能量转换性能之间的构效关系,并用于指导合成性能更加优异的能源存储与转换材料,从而实现对目前现有的能源供给结构的优化。近年来随着新一代同步辐射光源在世界各地的建成,同步辐射表征技术在能源材料领域的应用也越来越广泛。同步辐射光具有极高的强度、良好的准直性、宽泛的频谱分布等优点,结合先进的同步辐射表征技术如XAFS,可以选择性的得到吸收原子的精确电子结构、配位结构等信息,对于深入...
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池的结构
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.2.3 锂离子电池负极材料
1.2.3.1 脱嵌型储锂材料
1.2.3.2 合金型储锂材料
1.2.3.3 置换型储锂材料
1.2.4 锂离子电池正极材料
1.2.4.1 层状氧化物材料
1.2.4.2 立方尖晶石型氧化物材料
1.2.4.3 正交橄榄石型氧化物材料
1.3 电催化分解水简介
1.3.1 电催化分解水反应
1.3.1.1 析氢反应
1.3.1.2 析氧反应
1.3.2 电催化分解水材料
1.3.2.1 析氢反应催化剂
1.3.2.2 析氧反应催化剂
1.3.2.3 全水分解催化剂
1.4 能源材料的常规表征技术简介
1.5 本论文的选题背景和研究内容
参考文献
第2章 同步辐射表征技术
2.1 同步辐射简介
2.2 X射线吸收精细结构简介
2.2.1 X射线吸收精细结构理论
2.2.1.1 EXAFS理论简介
2.2.1.2 XANES理论简介
2.2.2 X射线吸收精细结构实验方法
2.2.2.1 透射模式
2.2.2.2 荧光模式
参考文献
第3章 锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的电子结构和充放电性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料合成
3.2.2 结构表征
3.2.3 第一性原理计算
3.2.4 过渡金属L2,3边X射线吸收谱模拟
3.3 结果分析和讨论
3.3.1 整体结构与性能表征
3.3.2 金属—氧之间的局域结构与成键情况
3.3.3 电子态密度改变与电荷重新分布
3.3.4 构效关系
3.4 本章小结
参考文献
第4章 钒原子掺杂调制NiS2催化剂的电子结构及全水分解性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料合成
4.2.2 结构表征
4.2.3 电化学性能测试
4.2.4 密度泛函理论计算
4.3 结果分析和讨论
4.3.1 形貌表征与结构分析
4.3.2 电子结构信息的DFT理论计算模拟
4.3.3 电催化分解水性能研究
4.4 本章小结
参考文献
第5章 碳纳米管膜负载的镍铁双金属氢氧化物的电催化析氧性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 材料合成
5.2.2 结构表征
5.2.3 电化学性能测试
5.3 结果分析与讨论
5.3.1 形貌表征与结构分析
5.3.2 复合物电极界面研究
5.3.3 电催化析氧性能研究
5.4 本章小结
参考文献
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
攻读博士期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3783521
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池简介
1.2.1 锂离子电池的结构
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.2.3 锂离子电池负极材料
1.2.3.1 脱嵌型储锂材料
1.2.3.2 合金型储锂材料
1.2.3.3 置换型储锂材料
1.2.4 锂离子电池正极材料
1.2.4.1 层状氧化物材料
1.2.4.2 立方尖晶石型氧化物材料
1.2.4.3 正交橄榄石型氧化物材料
1.3 电催化分解水简介
1.3.1 电催化分解水反应
1.3.1.1 析氢反应
1.3.1.2 析氧反应
1.3.2 电催化分解水材料
1.3.2.1 析氢反应催化剂
1.3.2.2 析氧反应催化剂
1.3.2.3 全水分解催化剂
1.4 能源材料的常规表征技术简介
1.5 本论文的选题背景和研究内容
参考文献
第2章 同步辐射表征技术
2.1 同步辐射简介
2.2 X射线吸收精细结构简介
2.2.1 X射线吸收精细结构理论
2.2.1.1 EXAFS理论简介
2.2.1.2 XANES理论简介
2.2.2 X射线吸收精细结构实验方法
2.2.2.1 透射模式
2.2.2.2 荧光模式
参考文献
第3章 锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的电子结构和充放电性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料合成
3.2.2 结构表征
3.2.3 第一性原理计算
3.2.4 过渡金属L2,3边X射线吸收谱模拟
3.3 结果分析和讨论
3.3.1 整体结构与性能表征
3.3.2 金属—氧之间的局域结构与成键情况
3.3.3 电子态密度改变与电荷重新分布
3.3.4 构效关系
3.4 本章小结
参考文献
第4章 钒原子掺杂调制NiS2催化剂的电子结构及全水分解性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料合成
4.2.2 结构表征
4.2.3 电化学性能测试
4.2.4 密度泛函理论计算
4.3 结果分析和讨论
4.3.1 形貌表征与结构分析
4.3.2 电子结构信息的DFT理论计算模拟
4.3.3 电催化分解水性能研究
4.4 本章小结
参考文献
第5章 碳纳米管膜负载的镍铁双金属氢氧化物的电催化析氧性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 材料合成
5.2.2 结构表征
5.2.3 电化学性能测试
5.3 结果分析与讨论
5.3.1 形貌表征与结构分析
5.3.2 复合物电极界面研究
5.3.3 电催化析氧性能研究
5.4 本章小结
参考文献
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
攻读博士期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3783521
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