隨著人類社會的不斷發(fā)展而環(huán)境污染、氣候變化和能源危機帶來的問題日益嚴重,人們對安全無污染的電子儲能設(shè)備的需求也日益增加。超級電容器由于充放電速度快、安全系數(shù)高、功率密度高和使用壽命長等優(yōu)點近年來得到廣泛關(guān)注與研究;類似地,鋅空電池也工作于水系電解液故安全系數(shù)高且成本便宜,也展現(xiàn)出其在儲能器件領(lǐng)域的優(yōu)勢。由于電極材料和電催化劑的本征特性作為對超級電容器和鋅空電池整體器件性能最重要的因素之一,因此開發(fā)廉價、高活性和高穩(wěn)定性的電極材料和電催化劑并且揭示其電化學(xué)反應(yīng)機理也就至關(guān)重要。本文首先介紹了超級電容器的分類及贗電容的儲能機理、鋅空電池的工作原理及位于空氣電極的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)即析氧反應(yīng)(oxygen evolution reaction,OER)和氧還原反應(yīng)(oxygen reduction reaction,ORR)的反應(yīng)機理,然后討論了如何根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)機理來設(shè)計電極材料、OER和ORR電催化劑,并對其材料改性的方法進行分類、討論和總結(jié)�；诖�,本文以插層結(jié)構(gòu)、中空結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)等多種納米結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),對過渡金屬化合物進行結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)控,以提高電化學(xué)過程中的電荷轉(zhuǎn)移速率和離子擴散、運...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 贗電容超級電容器
    1.3 電催化析氧反應(yīng)
    1.4 電催化氧還原反應(yīng)
    1.5 本文的研究思路與主要內(nèi)容
2 實驗材料、儀器及方法
    2.1 主要實驗試劑與儀器設(shè)備
    2.2 材料的物理結(jié)構(gòu)表征
    2.3 電極的制備及電化學(xué)性能表征
3 二維氫氧化物插層結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其離子輸運的影響機制
    3.1 引言
    3.2 有機物分子插層法調(diào)控氫氧化物層間距及其結(jié)構(gòu)表征
    3.3 分子動力學(xué)模擬不同層間距鎳錳雙氫氧化物的離子擴散、傳輸特性
    3.4 電化學(xué)性能表征
    3.5 本章小結(jié)
4 硒化物中空納米鏈的制備及其金屬摻雜的析氧反應(yīng)活性調(diào)控
    4.1 引言
    4.2 鎳鐵硒化物中空納米鏈的形成機制及其結(jié)構(gòu)表征
    4.3 鐵摻雜對二硒化鎳電催化析氧反應(yīng)活性的影響機制
    4.4 電催化性能表征
    4.5 本章小結(jié)
5 強親水性硒化物中空納米顆粒的制備及其表面反應(yīng)活性調(diào)控
    5.1 引言
    5.2 親水鎳鐵硒化物中空納米顆粒的形成機制及其結(jié)構(gòu)表征
    5.3 電催化性能表征
    5.4 表面修飾對鎳鐵硒化物浸潤特性及電催化反應(yīng)活性的影響機制
    5.5 本章小結(jié)
6 三相界面結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其氧還原反應(yīng)活性調(diào)控
    6.1 引言
    6.2 普適法制備氧化鈰/金屬鈷/碳三相界面的中空納米球及其結(jié)構(gòu)表征
    6.3 氧化鈰/金屬鈷界面調(diào)控對電催化氧還原活性的影響機制
    6.4 電催化性能表征
    6.5 本章小結(jié)
7 全文總結(jié)與工作展望
    7.1 本文工作總結(jié)
    7.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的主要論文
附錄2 攻讀博士學(xué)位期間授權(quán)的發(fā)明專利
附錄3 攻讀博士學(xué)位期間獲獎情況



本文編號：3780238