大孔/介孔分级多孔碳的制备及其作为锂空气电池空气电极的研究
发布时间:2021-04-07 17:32
有机电解液体系锂空气电池因具备超高的理论比能量,在电动汽车、军事等领域具有极大的应用潜力。然而,目前锂空气电池仍处在基础研究的阶段,很多基础的技术难题有待进一步的研究和解决。本文主要研究了大孔/介孔分级多孔碳材料的构筑及其负载钌催化剂的过程,测试其作为锂空气电池空气电极的电化学性能。首先,选用甲醛和苯酚通过聚合作用,制备出低阶酚醛树脂,并溶入三嵌段共聚物F127作为软模板,引入介孔。通过经典的stober法制备出粒径250nm的均匀Si O2球,密堆积后作为硬模板,引入大孔。将溶解有F127的低阶酚醛树脂浸入密堆积的Si O2球,在惰性气氛中碳化后,除去硬模板Si O2球便得到大孔/介孔分级多孔碳,研究了其作为锂空气电池正极材料的性能。N2吸脱附曲线属于Ⅲ型曲线(P/P0=0.700.99),证实了多孔碳介孔结构的存在,通过孔径分布曲线可知其孔径主要分布在6.595nm,8.878nm和18.528nm附近。BET测试结果表明大孔/介孔分级多孔碳的比表面积达到451m2g-1,孔体积达到1.881ml/g。大孔结构能够有效促进O2和Li+的传输,介孔结构可以增大活...
【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】:74 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 锂空气电池概述
1.2.1 锂空气电池结构
1.2.2 锂空气电池基本原理
1.2.3 锂空气电池国内外发展现状
1.3 锂空气电池电极反应机理研究现状
1.4 锂空气电池催化剂研究进展
1.4.1 锂空气电池催化剂对ORR及OER过程的影响
1.4.2 锂空气电池催化剂
1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验原料与研究方法
2.1 实验原料及仪器设备
2.1.1 实验主要原料
2.1.2 实验仪器
2.2 大孔/介孔分级多孔碳的制备
2.2.1 二氧化硅球的制备
2.2.2 低阶酚醛树脂的制备
2.2.3 大孔/介孔分级多孔碳的最终制备
2.3 催化剂的制备
2.3.1 微波法负载无定形金属Ru颗粒
2.3.2 热还原法负载无定形金属Ru颗粒
2.4 锂空气电池组装
2.5 物理测试与表征
2.5.1 扫描电子显微镜测试(SEM)
2.5.2 X-射线粉末衍射分析(XRD)
2.5.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.5.4 透射电子显微镜测试(TEM)
2.5.5 BET测试
2.5.6 同步热分析(TGA-DSC)
2.5.7 拉曼测试
2.6 电化学测试
2.6.1 充放电性能测试
2.6.2 循环伏安测试(Cyclic Voltammetry, CV)
2.6.3 交流阻抗谱测试(AC impedance)
第3章 大孔/介孔分级多孔碳作为锂空气电池正极材料的研究
3.1 引言
3.2 大孔/介孔分级多孔碳的物理表征
3.2.1 SEM测试
3.2.2 TEM测试
3.2.3 BET分析
3.2.4 拉曼测试
3.2.5 XRD衍射分析
3.3 大孔/介孔分级多孔碳的电化学性能
3.3.1 大孔/介孔分级多孔碳的充放电性能
3.3.2 大孔/介孔分级多孔碳的循环性能
3.3.3 大孔/介孔分级多孔碳对Li2O2结构形貌的影响
3.4 本章小结
第4章 无定形金属钌作为锂空气电池催化剂的研究
4.1 引言
4.2 负载金属钌的大孔/介孔分级多孔碳在锂空气电池中的应用
4.2.1 EDX能谱分析
4.2.2 TEM表征
4.2.3 XRD分析
4.2.4 XPS分析
4.2.5 热重分析
4.2.6 BET分析
4.3 电化学性能分析
4.3.1 循环伏安测试
4.3.2 充放电性能测试
4.3.3 负载金属钌团簇颗粒的大孔/介孔分级多孔碳的循环性能
4.3.4 阻抗测试分析
4.3.5 放电产物的表征及分析
4.3.6 放电过程的机理分析
4.4 本章小结
3N4/分级多孔碳复合催化剂的研究">第5章 石墨化g-C3N4/分级多孔碳复合催化剂的研究
5.1 引言
3N4的制备"> 5.2 石墨化G-C3N4的制备
3N4的TEM表征"> 5.3 石墨化G-C3N4的TEM表征
3N4/分级多孔碳复合催化剂的电化学性能"> 5.4 石墨化G-C3N4/分级多孔碳复合催化剂的电化学性能
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号:3123888
【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】:74 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 锂空气电池概述
1.2.1 锂空气电池结构
1.2.2 锂空气电池基本原理
1.2.3 锂空气电池国内外发展现状
1.3 锂空气电池电极反应机理研究现状
1.4 锂空气电池催化剂研究进展
1.4.1 锂空气电池催化剂对ORR及OER过程的影响
1.4.2 锂空气电池催化剂
1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验原料与研究方法
2.1 实验原料及仪器设备
2.1.1 实验主要原料
2.1.2 实验仪器
2.2 大孔/介孔分级多孔碳的制备
2.2.1 二氧化硅球的制备
2.2.2 低阶酚醛树脂的制备
2.2.3 大孔/介孔分级多孔碳的最终制备
2.3 催化剂的制备
2.3.1 微波法负载无定形金属Ru颗粒
2.3.2 热还原法负载无定形金属Ru颗粒
2.4 锂空气电池组装
2.5 物理测试与表征
2.5.1 扫描电子显微镜测试(SEM)
2.5.2 X-射线粉末衍射分析(XRD)
2.5.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.5.4 透射电子显微镜测试(TEM)
2.5.5 BET测试
2.5.6 同步热分析(TGA-DSC)
2.5.7 拉曼测试
2.6 电化学测试
2.6.1 充放电性能测试
2.6.2 循环伏安测试(Cyclic Voltammetry, CV)
2.6.3 交流阻抗谱测试(AC impedance)
第3章 大孔/介孔分级多孔碳作为锂空气电池正极材料的研究
3.1 引言
3.2 大孔/介孔分级多孔碳的物理表征
3.2.1 SEM测试
3.2.2 TEM测试
3.2.3 BET分析
3.2.4 拉曼测试
3.2.5 XRD衍射分析
3.3 大孔/介孔分级多孔碳的电化学性能
3.3.1 大孔/介孔分级多孔碳的充放电性能
3.3.2 大孔/介孔分级多孔碳的循环性能
3.3.3 大孔/介孔分级多孔碳对Li2O2结构形貌的影响
3.4 本章小结
第4章 无定形金属钌作为锂空气电池催化剂的研究
4.1 引言
4.2 负载金属钌的大孔/介孔分级多孔碳在锂空气电池中的应用
4.2.1 EDX能谱分析
4.2.2 TEM表征
4.2.3 XRD分析
4.2.4 XPS分析
4.2.5 热重分析
4.2.6 BET分析
4.3 电化学性能分析
4.3.1 循环伏安测试
4.3.2 充放电性能测试
4.3.3 负载金属钌团簇颗粒的大孔/介孔分级多孔碳的循环性能
4.3.4 阻抗测试分析
4.3.5 放电产物的表征及分析
4.3.6 放电过程的机理分析
4.4 本章小结
3N4/分级多孔碳复合催化剂的研究">第5章 石墨化g-C3N4/分级多孔碳复合催化剂的研究
5.1 引言
3N4的制备"> 5.2 石墨化G-C3N4的制备
3N4的TEM表征"> 5.3 石墨化G-C3N4的TEM表征
3N4/分级多孔碳复合催化剂的电化学性能"> 5.4 石墨化G-C3N4/分级多孔碳复合催化剂的电化学性能
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号:3123888
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