鋰空氣電池因其媲美化石燃料的能量密度而備受關(guān)注,被認為最有可能實現(xiàn)電動汽車行駛里程和內(nèi)燃機汽車相當?shù)南乱淮茉聪到y(tǒng)。但是仍然有許多問題阻礙著鋰空氣電池的實用化,其中最突出的問題就是正極催化劑效率較低,導致充放電過程中較大的過電位。因此開展高效、經(jīng)濟的催化劑的研究愈加重要。為了解決以上問題,本文從微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計出發(fā),對過渡金屬氮化物、氧化物納米顆粒的制備進行了研究,并重點探究了中空氮化鈦微球在鋰空氣電池中的性能,具體研究內(nèi)容如下:1)采用無皂乳液聚合法合成出單分散聚苯乙烯微球(PS),通過使用濃硫酸對其表面進行親水處理,之后以此為模板,以鈦酸四丁酯為原料,采用溶膠凝膠法制備出PS@TiO₂核殼微球,最后將PS@TiO₂核殼微球在氨氣氣氛、900℃條件下煅燒3小時,得到中空氮化鈦微球。2)首先制備出ZIF-7納米顆粒,然后以此為模板,以水合硝酸銅為銅源、水合硝酸鈷為鈷源,制備出鈷酸銅的前體,之后在空氣中進行煅燒,制備出納米鈷酸銅顆粒。3)首先以蔗糖為原料,采用水熱法制備碳球,然后以此為模板,以醋酸鈷為鈷源,在空氣中進行煅燒,制備出中空四氧化三鈷微...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 鋰空氣電池概述
        1.1.1 鋰空氣電池的發(fā)展歷程
        1.1.2 有機系鋰空氣電池工作原理
        1.1.3 鋰空氣電池的關(guān)鍵問題
    1.2 鋰空氣電池正極催化劑研究進展
        1.2.1 碳材料
        1.2.2 貴金屬
        1.2.3 非貴金屬化合物
    1.3 氮化鈦概述
        1.3.1 氮化鈦的基本性質(zhì)
        1.3.2 氮化鈦的主要制備方法
        1.3.3 氮化鈦在電化學領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.4 鈷酸銅概述
    1.5 四氧化三鈷概述
    1.6 研究思路及主要研究內(nèi)容
2 實驗部分
    2.1 實驗試劑及實驗儀器
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料表征方法及電化學測試手段
        2.2.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 X射線衍射技術(shù)(XRD)
        2.2.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.5 氮氣吸附-脫附分析
        2.2.6 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.2.7 恒流充放電測試
3 中空氮化鈦微球的制備研究
    3.1 引言
    3.2 實驗方法
        3.2.1 聚苯乙烯微球(PS)的制備
        3.2.2 磺化苯乙烯微球的制備
        3.2.3 PS@TiO₂核殼微球的制備
        3.2.4 中空氮化鈦微球(TiN)的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 SEM分析
        3.3.2 TEM分析
        3.3.3 XRD分析
        3.3.4 XPS分析
        3.3.5 氮吸附-脫附分析
    3.4 本章小結(jié)
4 納米鈷酸銅的制備研究
    4.1 引言
    4.2 實驗方法
        4.2.1 ZIF-67的制備
        4.2.2 納米鈷酸銅的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 SEM分析
        4.3.2 TEM分析
        4.3.3 XRD分析
        4.3.4 XPS分析
        4.3.5 氮吸附-脫附分析
    4.4 本章小結(jié)
5 中空四氧化三鈷顆粒的制備研究
    5.1 引言
    5.2 實驗方法
        5.2.1 碳球的制備(CMs)
        5.2.2 中空四氧化三鈷的制備研究
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 SEM分析
        5.3.2 TEM分析
        5.3.3 XRD分析
        5.3.4 XPS分析
        5.3.5 氮吸附-脫附分析
    5.4 本章小結(jié)
6 中空氮化鈦微球在鋰空氣電池中的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 鋰空氣電池空氣正極制備與電池組裝
        6.2.1 空氣正極制備
        6.2.2 鋰空氣電池組裝
        6.2.3 放電產(chǎn)物檢測
    6.3 實驗結(jié)果與討論
        6.3.1 不同材料在鋰空氣電池中的循環(huán)伏安測試
        6.3.2 不同材料在鋰空氣電池中的容量測試
        6.3.3 不同材料在鋰空氣電池中的循環(huán)性能
        6.3.4 中空氮化鈦微球在鋰空氣電池中的充放電產(chǎn)物分析
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文



本文編號：3756151