電活性離子交換材料（Electroactive ion exchange materials,EIXMs）是一類通過電化學氧化還原反應產生電子響應的功能材料。將EIXMs制成膜電極,通過調節(jié)電極電位,使膜材料在氧化態(tài)和還原態(tài)之間轉變,實現可逆充電和放電過程的同時從溶液中置入或釋放離子。由于這種特殊的電控離子交換性能,EIXMs在新能源儲存、重金屬離子去除、高附加值離子提取等領域得到廣泛應用,可有效解決工業(yè)化帶來的能源危機問題。EIXMs的性能與材料中電子的傳導能力和電解液離子在材料內的擴散能力有關,僅依靠實驗很難從電子、分子尺度上進行研究,因此借助理論計算手段對設計高性能的EIXMs具有重要的指導意義。本論文采用理論計算結合實驗的方法,考察了層狀雙金屬氫氧化物（LDHs）和尖晶石型氧化錳（λ-MnO₂）兩種無機EIXMs的電子/離子傳導機制。含過渡金屬元素的LDHs是一種具有層狀結構的無機EIXMs,普遍用作超級電容器材料。而不同的過渡金屬配比往往使得LDHs表現出不同的電化學性能。本論文中采用單極脈沖電沉積（UPED）方法在碳紙基體上合成了Ni_3-x<... 

【文章來源】：太原理工大學山西省211工程院校

【文章頁數】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻綜述
    1.1 引言
    1.2 無機EIXMs的種類
        1.2.1 過渡金屬鐵氰化物(MHCFs)
        1.2.2 過渡金屬氧化物(M_xO_y)
        1.2.3 過渡金屬氫氧化物(M_x(OH)_y)
    1.3 無機EIXMs的制備方法
        1.3.1 λ-MnO_2的制備方法
        1.3.2 LDHs的制備方法
    1.4 無機EIXMs的應用
        1.4.1 無機EIXMs在超級電容器中的應用
        1.4.2 無機EIXMs在電控離子交換中的應用
    1.5 無機EIXMs的理論計算研究
        1.5.1 無機EIXMs的量化計算研究
        1.5.2 無機EIXMs的分子動力學模擬研究
    1.6 本課題研究意義及內容
        1.6.1 研究意義
        1.6.2 研究內容
第二章 理論模擬方法與軟件簡介
    2.1 量子化學計算
        2.1.1 密度泛函理論
        2.1.2 交換相關能函數
        2.1.3 自洽場迭代計算
    2.2 分子動力學模擬
        2.2.1 分子力場
        2.2.2 系綜
        2.2.3 非鍵截斷距離
        2.2.4 周期性邊界條件
    2.3 MaterialsStudio模擬軟件簡介
        2.3.1 Visualizer模塊
        2.3.2 CASTEP模塊
        2.3.3 AmorphousCell模塊
        2.3.4 Forcite模塊
第三章 Ni_(3-x)Co_xAl-LDHs電化學性能的實驗及理論計算
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 藥品與儀器
        3.2.2 電極材料的制備
        3.2.3 電極材料的表征
        3.2.4 電極材料的電化學性能測試
    3.3 模擬計算部分
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 計算參數
    3.4 結果與討論
        3.4.1 電子導電性
        3.4.2 離子導電性
        3.4.3 去質子化作用
        3.4.4 材料的表征
        3.4.5 電化學性能測試
    3.5 本章小結
第四章 λ-MnO_2/rGO復合材料對Li~+電化學吸附性能的理論計算
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 藥品與儀器
        4.2.2 電極材料的制備
        4.2.3 電極材料的電化學性能測試
    4.3 計算部分
        4.3.1 模型建立
        4.3.2 計算參數
    4.4 結果與討論
        4.4.1 電子導電性
        4.4.2 離子導電性
        4.4.3 離子選擇性
        4.4.4 電化學性能測試
    4.5 本章小結
第五章 結論、創(chuàng)新點及展望
    5.1 結論
    5.2 創(chuàng)新點
    5.3 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]電化學控制的離子交換技術[J]. 肖俊強,郝曉剛.  化學進展. 2010(12)
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博士論文
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本文編號：3624183