Fe 2 （MoO 4 ） 3 的负膨胀行为及嵌Li/Na电化学过程的第一性原理研究
发布时间：2021-11-08 02:49
热膨胀行为影响着材料在精密仪器、电子器件、建筑材料等领域的应用。负热膨胀材料的出现使得控制材料热膨胀系数成为可能,特别是在零膨胀材料的设计及低膨胀材料合成等方面发挥着巨大的作用。正交相Fe2（MoO4）3不仅是一种负膨胀材料,而且是一种廉价无毒的潜在的二次电池储能材料。目前对于该材料负膨胀行为的微观机理还不清楚,且其嵌Li和嵌Na的电化学过程并不明晰。结合材料合成和实验表征,本论文对正交相Fe2（MoO4）3材料负膨胀行为以及其嵌Li/Na电化学过程进行了系统的第一性原理研究。1.采用水热合成法制备出单斜相Fe2（MoO4）3样品,利用高温XRD、TG-DSC同步热分析仪对其进行表征,发现样品在510℃附近发生低温单斜相和高温正交相之间的可逆相变。结构精修显示,单斜相Fe2（MoO4）3晶格常数a,b和c随着温度的升高各向同性...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 热膨胀和热膨胀系数
1.1.1 热膨胀的本质
1.1.2 热膨胀系数
1.2 负膨胀机制和材料的制备方法
1.2.1 负膨胀机制
1.2.2 材料的制备方法
1.3 锂离子电池和钠离子电池简介
1.3.1 锂离子电池简介
1.3.1.1 锂离子电池发展史
1.3.1.2 锂离子电池的工作原理
1.3.1.3 锂离子电池正极材料的类型与要求
1.3.1.4 锂离子电池正极材料的结构
1.3.2 钠离子电池概述
1.4 论文研究背景
1.5 论文研究内容
1.6 论文研究目的及意义
第二章 实验与计算方法概述
2.1 原料和仪器
2.1.1 实验试剂及药品
2.1.2 实验仪器及设备
2.2 第一性原理计算方法概述
2.2.1 密度泛函理论(Density Functional Theory)
2.2.1.1 绝热近似(Born-Oppenheimer approximation)
2.2.1.2 单电子近似(Hartree-Fock approximation)
2.2.1.3 Hohenberg-Kohn定理
2.2.1.4 Kohn-Sham方程
2.2.1.5 自洽计算
2.2.1.6 局域密度近似和广义梯度近似
2.2.2 计算软件包介绍
第三章 Fe_2(MoO_4)_3 的制备与表征
3.1 材料的合成
3.2 DSC测试及室温粉末X射线衍射分析
3.3 高温X射线衍射测试和分析
3.3.1 高温X射线衍射谱
3.3.2 高温XRD的Rietveld精修
3.4 本章内容小结
第四章 正交相Fe_2(MoO_4)_3 负膨胀行为的第一性原理研究
4.1 计算细节
4.2 模型的构建
4.3 结果和讨论
4.3.1 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的晶体结构特点
4.3.2 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的电子结构性质
4.3.2.1 电子态密度分析
4.3.2.2 Fe-O-Mo桥氧单元电荷密度二维分布
4.3.3 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的晶格振动性质
4.3.3.1 声子色散关系和声子态密度
4.3.3.2 声子振动模式的分析
4.4 本章内容小结
第五章 正交相Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li/Na电化学行为的第一性原理研究
5.1 模型的构建
5.2 计算细节
5.3 结果和讨论
5.3.1 Fe_2(MoO_4)_3 嵌锂及嵌钠的晶胞结构
5.3.2 Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li及嵌Na形成能
5.3.3 Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li及嵌Na的扩散动力学研究
5.4 本章内容小结
第六章 总结和展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
硕士期间发表的论文
致谢
本文编号：3482854
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
1.1 热膨胀和热膨胀系数
1.1.1 热膨胀的本质
1.1.2 热膨胀系数
1.2 负膨胀机制和材料的制备方法
1.2.1 负膨胀机制
1.2.2 材料的制备方法
1.3 锂离子电池和钠离子电池简介
1.3.1 锂离子电池简介
1.3.1.1 锂离子电池发展史
1.3.1.2 锂离子电池的工作原理
1.3.1.3 锂离子电池正极材料的类型与要求
1.3.1.4 锂离子电池正极材料的结构
1.3.2 钠离子电池概述
1.4 论文研究背景
1.5 论文研究内容
1.6 论文研究目的及意义
第二章 实验与计算方法概述
2.1 原料和仪器
2.1.1 实验试剂及药品
2.1.2 实验仪器及设备
2.2 第一性原理计算方法概述
2.2.1 密度泛函理论(Density Functional Theory)
2.2.1.1 绝热近似(Born-Oppenheimer approximation)
2.2.1.2 单电子近似(Hartree-Fock approximation)
2.2.1.3 Hohenberg-Kohn定理
2.2.1.4 Kohn-Sham方程
2.2.1.5 自洽计算
2.2.1.6 局域密度近似和广义梯度近似
2.2.2 计算软件包介绍
第三章 Fe_2(MoO_4)_3 的制备与表征
3.1 材料的合成
3.2 DSC测试及室温粉末X射线衍射分析
3.3 高温X射线衍射测试和分析
3.3.1 高温X射线衍射谱
3.3.2 高温XRD的Rietveld精修
3.4 本章内容小结
第四章 正交相Fe_2(MoO_4)_3 负膨胀行为的第一性原理研究
4.1 计算细节
4.2 模型的构建
4.3 结果和讨论
4.3.1 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的晶体结构特点
4.3.2 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的电子结构性质
4.3.2.1 电子态密度分析
4.3.2.2 Fe-O-Mo桥氧单元电荷密度二维分布
4.3.3 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的晶格振动性质
4.3.3.1 声子色散关系和声子态密度
4.3.3.2 声子振动模式的分析
4.4 本章内容小结
第五章 正交相Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li/Na电化学行为的第一性原理研究
5.1 模型的构建
5.2 计算细节
5.3 结果和讨论
5.3.1 Fe_2(MoO_4)_3 嵌锂及嵌钠的晶胞结构
5.3.2 Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li及嵌Na形成能
5.3.3 Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li及嵌Na的扩散动力学研究
5.4 本章内容小结
第六章 总结和展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
硕士期间发表的论文
致谢
本文编号：3482854
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3482854.html
