可见光光催化辅助锂空气电池正极材料制备及性能研究
发布时间：2021-05-11 13:38
锂空气电池由于具有超高的理论能量密度而受到广泛关注,但实际应用中存在极化大,循环性能差等问题制约了它的发展。引入催化剂是一个有效的改善手段,常见的催化剂各有优缺点,其中过渡金属氧化物因价格便宜结构稳定而被广泛研究,但它的催化能力有限,因此本文引入光催化辅助的概念,希望以光电双催化来加快电极反应速率,提升电池性能。Ti O2作为一种半导体材料结构稳定,制备简单,价格便宜,同时具有光催化和电催化的能力,在锂空气电池和光电器件等领域具有应用。但是Ti O2的禁带宽度较宽（3.2 e V）,只能吸收太阳光中5%的紫外光,对光的利用率较低。针对这一问题,结合光催化辅助锂空气电池,本文提出两种方案:以禁带宽度更窄,且同时具有光电催化能力的钴酸镧基钙钛矿替换Ti O2;将上转换发光材料与Ti O2复合,提升紫外光强度,加强光催化促使电池性能提升。论文的第一部分工作通过柠檬酸水热法和热处理的方法制备了LaCoO3和La0.7Sr0.3CoO3钙钛矿材料,掺杂后载流子浓度提高了三倍。组装电池,无光条件下限压2 V,在电流密度为0.1 A g-1时进行放电测试,...
【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】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究目的及意义
1.2 锂空气电池机理
1.2.1 放电时的反应机理
1.2.2 充电时的反应机理
1.3 锂空气电池正极材料的研究进展
1.3.1 碳材料
1.3.2 贵金属及其合金
1.3.3 过渡金属及其化合物
1.3.4 其他正极材料
1.4 钙钛矿材料的研究进展
1.4.1 钙钛矿在锂空气电池中的研究进展
1.4.2 钙钛矿在光催化中的研究进展
1.5 上转换发光材料
1.5.1 上转换发光机制
1.5.2 上转换发光材料的组成
1.6 光辅助锂空气电池的研究进展
1.7 课题设计思路和主要研究内容
第2章 实验药品及实验方法
2.1 实验药品与实验仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的表征测试
2.2.1 X射线衍射
2.2.2 扫描电子显微镜
2.2.3 N_2吸脱附测试
2.2.4 X射线能量色散谱
2.3 电池的组装
2.3.1 正极材料的制备
2.3.2 锂空气电池的装配
2.4 电化学及光电化学测试
2.4.1 阻抗电位测试
2.4.2 倍率性能测试
2.4.3 循环伏安测试
2.4.4 交流阻抗测试
2.4.5 放电容量测试
2.4.6 循环性能测试
2.4.7 气相色谱测试
第3章 粉体LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 及其光催化辅助电池性能研究
3.1 引言
3.2 粉体LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 的制备
3.3 粉体LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 的表征
3.4 粉体LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 光催化辅助电化学性能测试
3.4.1 阻抗电位测试
3.4.2 倍率性能测试
3.4.3 循环伏安测试
3.4.4 交流阻抗测试
3.4.5 放电容量及循环性能测试
3.5 机理探究
3.6 本章小结
第4章 上转换发光材料光催化辅助电化学性能研究
4.1 引言
4.2 NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)/Ti O2光催化辅助电化学性能研究
4.2.1 上转换发光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)的制备
4.2.2 上转换发光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)的表征
4.2.3 上转换发光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)光催化辅助电化学性能测试
4.3 核壳结构NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2光催化辅助电化学性能研究
4.3.1 核壳结构NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2的制备
4.3.2 核壳结构NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2的表征
4.3.3 核壳结构NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2光催化辅助电化学性能测试
4.4 机理分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位论文期间发表论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于安全编码的双模式上转换纳米光开关（英文）[J]. 姚伟睛,田青勇,田彬,李梦晓,王焕军,曾盼,刘力,郑赫,吴伟. Science China Materials. 2019(03)
[2]ABO3-based photocatalysts for water splitting[J]. Jinwen Shi,Liejin Guo. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)
硕士论文
[1]TiO2基正极光催化辅助的锂空气电池研究[D]. 刘雨菲.哈尔滨工业大学 2019
[2]钴基金属有机框架化合物衍生物作为锂空气电池正极催化剂[D]. 唐磊.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：3181500
【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】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究目的及意义
1.2 锂空气电池机理
1.2.1 放电时的反应机理
1.2.2 充电时的反应机理
1.3 锂空气电池正极材料的研究进展
1.3.1 碳材料
1.3.2 贵金属及其合金
1.3.3 过渡金属及其化合物
1.3.4 其他正极材料
1.4 钙钛矿材料的研究进展
1.4.1 钙钛矿在锂空气电池中的研究进展
1.4.2 钙钛矿在光催化中的研究进展
1.5 上转换发光材料
1.5.1 上转换发光机制
1.5.2 上转换发光材料的组成
1.6 光辅助锂空气电池的研究进展
1.7 课题设计思路和主要研究内容
第2章 实验药品及实验方法
2.1 实验药品与实验仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的表征测试
2.2.1 X射线衍射
2.2.2 扫描电子显微镜
2.2.3 N_2吸脱附测试
2.2.4 X射线能量色散谱
2.3 电池的组装
2.3.1 正极材料的制备
2.3.2 锂空气电池的装配
2.4 电化学及光电化学测试
2.4.1 阻抗电位测试
2.4.2 倍率性能测试
2.4.3 循环伏安测试
2.4.4 交流阻抗测试
2.4.5 放电容量测试
2.4.6 循环性能测试
2.4.7 气相色谱测试
第3章 粉体LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 及其光催化辅助电池性能研究
3.1 引言
3.2 粉体LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 的制备
3.3 粉体LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 的表征
3.4 粉体LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 光催化辅助电化学性能测试
3.4.1 阻抗电位测试
3.4.2 倍率性能测试
3.4.3 循环伏安测试
3.4.4 交流阻抗测试
3.4.5 放电容量及循环性能测试
3.5 机理探究
3.6 本章小结
第4章 上转换发光材料光催化辅助电化学性能研究
4.1 引言
4.2 NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)/Ti O2光催化辅助电化学性能研究
4.2.1 上转换发光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)的制备
4.2.2 上转换发光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)的表征
4.2.3 上转换发光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)光催化辅助电化学性能测试
4.3 核壳结构NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2光催化辅助电化学性能研究
4.3.1 核壳结构NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2的制备
4.3.2 核壳结构NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2的表征
4.3.3 核壳结构NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2光催化辅助电化学性能测试
4.4 机理分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位论文期间发表论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于安全编码的双模式上转换纳米光开关（英文）[J]. 姚伟睛,田青勇,田彬,李梦晓,王焕军,曾盼,刘力,郑赫,吴伟. Science China Materials. 2019(03)
[2]ABO3-based photocatalysts for water splitting[J]. Jinwen Shi,Liejin Guo. Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)
硕士论文
[1]TiO2基正极光催化辅助的锂空气电池研究[D]. 刘雨菲.哈尔滨工业大学 2019
[2]钴基金属有机框架化合物衍生物作为锂空气电池正极催化剂[D]. 唐磊.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：3181500
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3181500.html
