B,N共掺杂类石墨碳（BCN）和BCN基复合材料作为氧电极催化剂的研究及应用

发布时间：2021-05-26 08:53

　　可充电锂空气电池因其超高的理论比容量而备受关注。经过研究,Li-O₂电池可否充电成功的关键在循环时阴极能否发生高度可逆的Li₂O₂的形成/分解。而由于空气电池中阴极反应的动力学速度迟缓,合成方便,成本低,催化效率高的催化剂研究引起了广泛的研究与关注。类石墨烯材料在光催化,材料化学与电化学中应用广泛,其特殊的物理化学结构表现出许多特殊的性能。本文第三章实验通过将B原子和N原子分别引入碳的惰性π系统中制备了B,N双掺杂二维石墨化碳（BNC）。结果表明,它打破了sp₂碳的电化学稳定性,形成了充足的电荷位,有利于O₂的吸附和有效激活碳π电子。碳中掺杂的N原子和B原子为催化剂分别提供了自由电子和SP_Z空轨道,使电池反应过程中O₂^-更容易形成与扩散。在500 mA g^-1_cat电流密度和1000 mA h g^-1_cat截止容量下,阴极负载... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂空气电池简介
        1.2.1 水系锂氧电池
        1.2.2 有机体系锂氧电池
        1.2.3 有机-水混合体系锂氧电池
        1.2.4 固态体系锂氧电池
    1.3 锂氧电池研究现状和进展
        1.3.1 锂氧电池负极
        1.3.2 锂氧电池电解液
        1.3.3 锂氧电池正极
            a、碳基材料与石墨烯改性材料
            b、金属氧化物及其复合材料
            c、贵金属及其合金
            d、其他催化剂
    1.4 碳改性催化剂与碳基材料复合催化剂的研究现状
        1.4.1 杂原子原位掺杂改性类石墨烯碳
        1.4.2 碳基复合材料
    1.5 本论文研究背景及主要研究内容
第二章 实验部分
    2.1 引言
    2.2 实验部分
    2.3 材料表征与性能测试
        2.3.1 (XRD)X-射线衍射分析
        2.3.2 (Raman)微共焦激光拉曼光谱仪
        2.3.3 红外光谱仪
        2.3.4 (SEM)场发射扫描电镜分析
        2.3.5 (TEM)场发射透射电镜分析
        2.3.6 (XPS)X-射线光电子能谱分析
        2.3.7 比表面积和孔径分布测试分析
        2.3.8 水系碱性电解液中的ORR/OER性能测试
        2.3.9 锂空气电池
            (1)锂空气电池的组装
            (2)锂空气电池性能测试
第三章 富硼,氮的类石墨烯纳米碳催化剂应用于锂氧电池正极
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 BNC的制备
        3.2.2 s-BNC的制备
        3.2.3 材料表征
        3.2.4 电池性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 材料的表征
    3.4 本章小结
第四章 富硼,氮的类石墨烯纳米碳负载四氧化三钴复合催化剂应用于锂氧电池正极
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 采用溶胶凝胶法制备纳米材料四氧化三钴
        4.2.2 复合方法
        4.2.3 材料表征
        4.2.4 电池性能测试
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 本论文论点
    5.2 本论文创新之处
    5.3 论文的不足之处及展望
参考文献
攻读学位硕士期间的学术活动及成果情况



本文编号：3206094