在全球提倡開發(fā)使用綠色高效的新能源時(shí)代,鋰空氣電池因以氧氣作為陰極反應(yīng)物,而具有極高的理論能量密度,引起越來越多的關(guān)注。然而其充放電過電位高,低倍率性能和低循環(huán)穩(wěn)定性差等因素嚴(yán)重制約著鋰空氣電池的應(yīng)用。由于空氣電池正極上氧還原反應(yīng)速率慢和高的過電勢(shì)都直接制約電池的性能,所以科研工作者認(rèn)為具有電催化活性的多孔材料作為鋰空氣正極材可以改善電池性能。目前為止,商業(yè)化的鉑碳是一種擁有較高氧還原反應(yīng)（ORR）電催化活性的催化劑,但是有限的產(chǎn)量和極高的價(jià)格限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。因此,設(shè)計(jì)研發(fā)出高效的非鉑催化劑具有深遠(yuǎn)的意義。研究表明,鈀與鉑具有類似的電子結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能,在堿性條件下表現(xiàn)出較高氧還原反應(yīng)催化活性,且具有成本優(yōu)勢(shì),是一種可替代鉑的貴金屬。然而,商業(yè)鈀碳ORR催化活性只有鉑碳的五分之一。本文認(rèn)為可以通過兩種途徑在降低鈀用量的同時(shí),又能提高其ORR催化效率。（1）鈀與非貴金屬（Ni、Cu、W等）納米合金化,降低Pd合金催化劑中Pd的含量;（2）制備非金屬元素?fù)诫s的多孔碳載體,兩者具有多層次的協(xié)同作用,從而在減少鈀用量的基礎(chǔ)上展現(xiàn)出更高的催化效率。綜上所述,本文開展了以下的工作:1.采用自... 

【文章來源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰空氣電池原理圖

圖 3-1 丙烯腈低聚物合成反應(yīng)過程Figure 3-1 Preliminary reaction mechanism in the synthesis of oligomers of acrylonitrile.3.3.1.2ANT 熱處理過程的結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化類似于聚丙烯腈，液態(tài)丙烯腈低聚物在熱處理過程中也會(huì)發(fā)生一系列反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)證明：剛合成的功能化液態(tài)丙烯腈低聚物（ANT）在常溫下是一種黃色液體；經(jīng)過 180℃預(yù)氧化變?yōu)樯詈稚恼吵砦�，�?240 ℃下 ANT 直接轉(zhuǎn)化為褐色粉末，失去流動(dòng)性；高溫碳化變?yōu)楹谏姆勰�，狀態(tài)變化如圖 3-2（a）所示。發(fā)生這種變化的原因是：如圖 3-2(b)所示：在空氣中預(yù)氧化，鏈狀的低聚物會(huì)發(fā)生環(huán)化進(jìn)行深度交聯(lián)變?yōu)榫哂蟹�(wěn)定結(jié)構(gòu)的固態(tài)物質(zhì)；碳化則形成更加穩(wěn)定的類石墨碳，這樣可以增加碳骨架的穩(wěn)定性以及增加材料的導(dǎo)電性[75]。因此，功能化的液態(tài)丙烯腈低聚物（ANT）可以當(dāng)作一種良好的碳前驅(qū)體。

圖 3-3 丙烯腈，ANT（25 ℃）和 ANT 預(yù)氧化過程的 FT-IR 光譜Fig 3-3 FT-IR of C3H3N,ANT (25 ℃),ANT (180 ℃) andANT (240 ℃).了探究丙烯腈單體在初步合成功能化液態(tài)丙烯腈低聚物，以及功能化在預(yù)氧化中發(fā)生的交聯(lián)反應(yīng)，本文通過紅外光譜分析儀對(duì)其進(jìn)行表征圖中 2300 cm-1的伸縮振動(dòng)吸收峰認(rèn)為是-CN 側(cè)基引起的，1740 cm-1-COOH 的-C=O 雙鍵，1610 cm-1的吸收峰屬于 C=C 雙鍵[10,75]。由此氧化的深入，液態(tài)丙烯腈低聚物交聯(lián)化程度變大。從圖 3-3 可知，由常溫到 180 ℃再到 240 ℃預(yù)氧化，-CN 側(cè)基的吸收基碳氮三鍵逐漸轉(zhuǎn)化為-C=N 雙鍵；-COOH 的逐漸消失說明在熱處理轉(zhuǎn)化；C=C 雙鍵的出現(xiàn)，說明 ANT 主鏈中的碳碳單鍵逐漸轉(zhuǎn)化為不


本文編號(hào)：3322632