電活性離子交換材料（Electroactive ion exchange materials,EIXMs）是一類通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電子響應(yīng)的功能材料。將EIXMs制成膜電極,通過調(diào)節(jié)電極電位,使膜材料在氧化態(tài)和還原態(tài)之間轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)可逆充電和放電過程的同時(shí)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(chǔ)存、重金屬離子去除、高附加值離子提取等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,可有效解決工業(yè)化帶來的能源危機(jī)問題。EIXMs的性能與材料中電子的傳導(dǎo)能力和電解液離子在材料內(nèi)的擴(kuò)散能力有關(guān),僅依靠實(shí)驗(yàn)很難從電子、分子尺度上進(jìn)行研究,因此借助理論計(jì)算手段對(duì)設(shè)計(jì)高性能的EIXMs具有重要的指導(dǎo)意義。本論文采用理論計(jì)算結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(jī)EIXMs的電子/離子傳導(dǎo)機(jī)制。含過渡金屬元素的LDHs是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的無機(jī)EIXMs,普遍用作超級(jí)電容器材料。而不同的過渡金屬配比往往使得LDHs表現(xiàn)出不同的電化學(xué)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(xué)山西省211工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 引言
    1.2 無機(jī)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(jī)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(jī)EIXMs的應(yīng)用
        1.4.1 無機(jī)EIXMs在超級(jí)電容器中的應(yīng)用
        1.4.2 無機(jī)EIXMs在電控離子交換中的應(yīng)用
    1.5 無機(jī)EIXMs的理論計(jì)算研究
        1.5.1 無機(jī)EIXMs的量化計(jì)算研究
        1.5.2 無機(jī)EIXMs的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究
    1.6 本課題研究意義及內(nèi)容
        1.6.1 研究意義
        1.6.2 研究內(nèi)容
第二章 理論模擬方法與軟件簡介
    2.1 量子化學(xué)計(jì)算
        2.1.1 密度泛函理論
        2.1.2 交換相關(guān)能函數(shù)
        2.1.3 自洽場(chǎng)迭代計(jì)算
    2.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬
        2.2.1 分子力場(chǎng)
        2.2.2 系綜
        2.2.3 非鍵截?cái)嗑嚯x
        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(xué)性能的實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)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(xué)性能測(cè)試
    3.3 模擬計(jì)算部分
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 計(jì)算參數(shù)
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 電子導(dǎo)電性
        3.4.2 離子導(dǎo)電性
        3.4.3 去質(zhì)子化作用
        3.4.4 材料的表征
        3.4.5 電化學(xué)性能測(cè)試
    3.5 本章小結(jié)
第四章 λ-MnO_2/rGO復(fù)合材料對(duì)Li~+電化學(xué)吸附性能的理論計(jì)算
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)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(xué)性能測(cè)試
    4.3 計(jì)算部分
        4.3.1 模型建立
        4.3.2 計(jì)算參數(shù)
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 電子導(dǎo)電性
        4.4.2 離子導(dǎo)電性
        4.4.3 離子選擇性
        4.4.4 電化學(xué)性能測(cè)試
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)及展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超重力反應(yīng)共沉淀法制備納米尖晶石錳酸鋰[J]. 黃新武,周繼承,謝芝柏,廖晶晶,劉思維.  功能材料. 2013(16)
[2]碳?xì)只鵑iHCF膜電極電化學(xué)控制Cs+分離[J]. 孫斌,郝曉剛,王忠德,張忠林.  化工進(jìn)展. 2011(S1)
[3]電化學(xué)控制的離子交換技術(shù)[J]. 肖俊強(qiáng),郝曉剛.  化學(xué)進(jìn)展. 2010(12)
[4]燃料量和溫度對(duì)固相燃燒合成LiMn2O4的影響[J]. 郭俊明,劉貴陽,崔茜,何英,王寶森,陳克新.  稀有金屬材料與工程. 2009(S2)
[5]碳纖維/石墨基電控離子分離NiHCF膜電極制備與表征[J]. 李永國,郝曉剛,馬旭莉,張忠林,劉世斌,孫彥平.  功能材料. 2008(06)

博士論文
[1]ZnO摻雜改性的第一性原理研究[D]. 熊志華.南昌大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3624183