锂-空气电池用三维多孔氮硫共掺杂碳基阴极催化剂的制备及其电化学性能研究
发布时间：2023-03-11 05:37
随着不可再生化石燃料的过度消耗以及环境污染的加重,人们迫切寻找一种绿色可持续的能源来代替传统的石油、煤炭等不可再生能源。可充电锂-空气电池拥有超高的理论能量密度(11400Wh kg-1),可与汽油等化石能源的能量密度(13000Wh kg-1)媲美,是传统锂离子电池的5-10倍。因此,锂-空气电池被认为是最有前景的电化学能源存储装置之一。但是,锂-空气电池的发展仍然处于初期研究阶段,其充放电效率低、循环性能差、倍率性能差等关键性问题仍未得到妥善解决,这严重阻碍了锂-空气电池的商业化进程。锂-空气电池的正极是电化学反应发生的场所,它的结构对电池的性能有重要影响。放电时锂离子与氧气反应生成Li2O2,充电时Li2O2分解成锂离子和氧气。由于锂空气电池阴极缓慢的(ORR)与(OER)反应动学,充放电过程中存在极高的过电势,因此需要开发优异的催化剂以实现氧气的可逆还原与析出。另外,Li2O2是绝缘的且不溶于电解液,电池...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 锂-空气电池简介及机理
1.2.1 锂-空气电池种类
1.2.2 非水系有机锂-空气电池中Li2O2生成及分解机理
1.3 锂-空气电池正极材料研究进展
1.3.1 碳材料催化剂
1.3.2 贵金属催化剂
1.3.3 非贵金属催化剂
1.4 本论文的研究思路及主要工作
1.5 本论文的创新点
第2章 实验材料与仪器表征
2.1 实验药品
2.2 实验仪器
2.3 样品物化性能表征方法
2.3.1 场发射扫描电子显微镜
2.3.2 透射电子显微镜
2.3.3 X射线粉末衍射仪
2.3.4 X-射线光电子能谱
2.3.5 热重分析仪(TG)
2.3.6 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
2.3.7 电化学工作站(CHI760E)
2.3.8 蓝电电池测试仪
2.4 锂-空电池的组装及测试方法
2.4.1 锂-空气电池的组装
2.4.2 锂-空气电池的测试方法
第3章 氮硫共掺杂的三维多孔碳材料的可控制备及其作为无粘结剂的自支撑电极在锂-空气电池中的应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 氨基化纳米二氧化硅球(H2N-SiO2 spheres)的制备
3.2.2 功能化液态丙烯腈低聚物的制备
3.2.3 氮硫共掺杂三维多孔碳(NSMmC/CP)的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 纳米SiO2 的形貌分析
3.3.2 H2N-SiO2的zeta电位分析及碳纸的红外分析
3.3.3 三维氮硫共掺杂多孔碳(NSMmC/CP)的物化性能表征
3.3.4 三维氮硫共掺杂多孔碳(NSMmC/CP)电极在锂-空气电池中的性能测试
3.5 本章小结
第4章 PdNi纳米合金修饰氮硫掺杂三维多孔碳用作高效自支撑无粘结剂锂-空电池催化剂
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 N,S共掺杂三维多孔碳(NSMmC/CP)的制备
4.2.2 NSMmC/CP负载PdNi合金(Pd Ni-NSMmC/CP)的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 复合纳米催化剂的SEM分析
4.3.2 复合纳米催化剂的TEM分析
4.3.3 复合纳米催化剂的XRD和 XPS分析
4.3.4 复合纳米催化剂的电化学性能测试
4.3.5 放电产物产物结构形貌表征
4.3.6 放电机理分析
4.4 本章小结
第5章 氮硫共掺杂三维多孔碳复合二硫化钼纳米材料的制备及其电化学性能的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 MoS2@NSC的制备
5.2.2 催化剂墨水的制备及旋转环盘电极测试
5.2.3 锂-空气电池的测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 复合纳米催化剂的SEM和TEM分析
5.3.2 复合材料的BET和 XRD分析
5.3.3 复合材料的XPS和 Raman分析
5.3.4 材料的lsv测试
5.3.5 复合材料的CV、稳定性、抗甲醇性能测试
5.3.6 复合材料的锂-空气电池性能测试
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
本文编号：3759301
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 锂-空气电池简介及机理
1.2.1 锂-空气电池种类
1.2.2 非水系有机锂-空气电池中Li2O2生成及分解机理
1.3 锂-空气电池正极材料研究进展
1.3.1 碳材料催化剂
1.3.2 贵金属催化剂
1.3.3 非贵金属催化剂
1.4 本论文的研究思路及主要工作
1.5 本论文的创新点
第2章 实验材料与仪器表征
2.1 实验药品
2.2 实验仪器
2.3 样品物化性能表征方法
2.3.1 场发射扫描电子显微镜
2.3.2 透射电子显微镜
2.3.3 X射线粉末衍射仪
2.3.4 X-射线光电子能谱
2.3.5 热重分析仪(TG)
2.3.6 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
2.3.7 电化学工作站(CHI760E)
2.3.8 蓝电电池测试仪
2.4 锂-空电池的组装及测试方法
2.4.1 锂-空气电池的组装
2.4.2 锂-空气电池的测试方法
第3章 氮硫共掺杂的三维多孔碳材料的可控制备及其作为无粘结剂的自支撑电极在锂-空气电池中的应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 氨基化纳米二氧化硅球(H2N-SiO2 spheres)的制备
3.2.2 功能化液态丙烯腈低聚物的制备
3.2.3 氮硫共掺杂三维多孔碳(NSMmC/CP)的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 纳米SiO2 的形貌分析
3.3.2 H2N-SiO2的zeta电位分析及碳纸的红外分析
3.3.3 三维氮硫共掺杂多孔碳(NSMmC/CP)的物化性能表征
3.3.4 三维氮硫共掺杂多孔碳(NSMmC/CP)电极在锂-空气电池中的性能测试
3.5 本章小结
第4章 PdNi纳米合金修饰氮硫掺杂三维多孔碳用作高效自支撑无粘结剂锂-空电池催化剂
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 N,S共掺杂三维多孔碳(NSMmC/CP)的制备
4.2.2 NSMmC/CP负载PdNi合金(Pd Ni-NSMmC/CP)的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 复合纳米催化剂的SEM分析
4.3.2 复合纳米催化剂的TEM分析
4.3.3 复合纳米催化剂的XRD和 XPS分析
4.3.4 复合纳米催化剂的电化学性能测试
4.3.5 放电产物产物结构形貌表征
4.3.6 放电机理分析
4.4 本章小结
第5章 氮硫共掺杂三维多孔碳复合二硫化钼纳米材料的制备及其电化学性能的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 MoS2@NSC的制备
5.2.2 催化剂墨水的制备及旋转环盘电极测试
5.2.3 锂-空气电池的测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 复合纳米催化剂的SEM和TEM分析
5.3.2 复合材料的BET和 XRD分析
5.3.3 复合材料的XPS和 Raman分析
5.3.4 材料的lsv测试
5.3.5 复合材料的CV、稳定性、抗甲醇性能测试
5.3.6 复合材料的锂-空气电池性能测试
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
本文编号：3759301
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3759301.html
教材专著
