锂硫电池正极COFs材料和燃料电池阴极PdH x 催化剂的理论研究

发布时间：2021-08-07 17:22

　　近年来,硫锂电池和燃料电池作为一种有望代替传统化石燃料的新型能源,从而受到人们的关注。现阶段,锂硫电池的“穿梭效应”是限制锂硫电池性能和应用的关键因素之一,寻找合适的正极复合材料来抑制“穿梭效应”是亟待解决的问题。共价有机化合物（COFs）因为具有可调控的规则结构和极性官能团,被认为是锚定硫锂化合物的理想潜在正极复合材料。选择四种具有不同链接官能团的COFs结构作为正极材料,分别为:硼氧六元环链接的COF-1结构、三嗪环链接的CTF-1结构、亚胺链接的COF-LZU1及腙链接的COF-42结构。采用投影缀加平面波方法（PAW）赝势,广义梯度近似（GGA）Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）交换相关函数,研究硫锂化合物（Li₂S_n）与COFs的作用机理。通过分析吸附构型、吸附能、电子密度差分以及态密度等性质,发现COFs材料与硫锂化合物的化学吸附作用主要源于COFs表面极性N和O原子与Li之间的静电作用力。在COF-42/Li₂S_n吸附构型中,N和O原子与Li之间形成双重类离子键,C... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 锂硫电池介绍
        1.1.1 锂硫电池的充放电原理
        1.1.2 锂硫电池存在的问题
    1.2 锂硫电池正极材料的发展和研究
        1.2.1 多孔碳/硫复合正极材料
        1.2.2 杂原子掺杂碳/硫复合正极材料
        1.2.3 共价有机金属框架/硫复合正极材料
    1.3 燃料电池的介绍
        1.3.1 燃料电池的工作原理
        1.3.2 燃料电池的发展
        1.3.3 钯基催化剂
    1.4 本论文的研究意义与内容
2 理论计算方法
    2.1 密度泛函理论
        2.2.1 Kohn-Sham方程
        2.2.2 局域密度近似(LDA)
        2.2.3 广义梯度近似(GGA)
        2.2.4 缀加波投影赝势(PAW)
    2.2 VASP的介绍
3 不同COFs结构作为Li-S正极复合材料的影响
    3.1 引言
    3.2 计算方法与模型结构
        3.2.1 计算方法
        3.2.2 Li_2S_n的模型结构
        3.2.3 四种COFs的模型结构
    3.3 硫锂化合物在COF-1和CTF-1上吸附的机理研究
        3.3.1 硫锂化合物在石墨烯和氮化硼上的吸附能和构型
        3.3.2 硫锂化合物在COF-1和CTF-1上的吸附位点和吸附能
        3.3.3 范德华力的作用
    3.4 硫锂化合物在COF-LZU1和COF-42上吸附的机理研究
        3.4.1 硫锂化合物在COF-LZU1和COF-42上的吸附能和构型
        3.4.2 差分电荷分析和Bader电荷分析
        3.4.3 分波态密度和带隙分析
        3.4.4 电池的溶剂化效应
    3.5 小结
4 Pd基催化剂对ORR的影响
    4.1 引言
    4.2 计算方法与模型结构
        4.2.1 计算方法
        4.2.2 HPd_x和Pd的晶体结构
    4.3 影响ORR催化的因素
        4.3.1 不同金属的影响
        4.3.2 不同晶面的影响
    4.4 影响PdH_x催化活性的因素
        4.4.1 晶胞大小(拉伸、收缩)的影响
        4.4.2 H的影响
    4.5 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂硫电池正极材料研究进展[J]. 王钊,赵凯森,孙宇,周丹,谢海明.  分子科学学报. 2016(05)
[2]燃料电池综述[J]. 郑兰琴.  城市煤气. 1981(06)



本文编号：3328211