隨著能源短缺和環(huán)境污染等問題日益突出,優(yōu)化新型能源轉(zhuǎn)換裝置(如鋅-空氣電池)的關(guān)鍵之一是設(shè)計(jì)并制備出高效且價(jià)格低廉的電催化劑。雖然貴金屬催化劑鉑(Pt)、釕(Ru)和銥(Ir)已經(jīng)具有良好的催化性能,但是其昂貴的價(jià)格、匱乏的儲(chǔ)量和較差的穩(wěn)定性嚴(yán)重制約了鋅-空氣電池的規(guī)�；瘧�(yīng)用。所以,研制價(jià)格低、高效穩(wěn)定的非貴金屬催化劑對(duì)于鋅-空氣電池的發(fā)展及商業(yè)化應(yīng)用有著重要的意義。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,CoSe₂具有良好的催化性能,但是仍存在有效催化活性位點(diǎn)過少等問題。本文從結(jié)構(gòu)調(diào)控入手,以金屬-有機(jī)骨架材料為前驅(qū)體,通過維度控制、異質(zhì)雜化等手段制備一系列CoSe₂/Co復(fù)合碳材料電催化劑,并研究其相關(guān)的電化學(xué)性能。采用掃描電鏡、X射線衍射儀、透射電鏡、X射線光電子能譜儀、拉曼光譜分析和電化學(xué)測(cè)試等多種表征手段分析了材料的成分、結(jié)構(gòu)和電催化氧還原(ORR)性能之間的關(guān)系,并通過鋅-空氣電池測(cè)試進(jìn)一步研究了催化劑在實(shí)際應(yīng)用中的性能和穩(wěn)定性。主要內(nèi)容如下:首先,合成雜化Zn/Co-ZIFs,通過高溫碳化及氣相硒化,制得一系列嵌有CoSe₂/Co異質(zhì)...

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鋅-空氣電池的概述
        1.2.1 鋅-空氣電池的工作原理
        1.2.2 鋅-空氣電池空氣電極
    1.3 氧還原、氧析出反應(yīng)概述
        1.3.1 氧還原反應(yīng)機(jī)理
        1.3.2 氧析出反應(yīng)機(jī)理
    1.4 非貴金屬催化劑研究進(jìn)展
        1.4.1 鈷基硫族化合物催化劑
        1.4.2 碳基材料催化劑
        1.4.3 MOF及其衍生物催化劑
        1.4.4 改善電催化性能的方法
    1.5 本論文的研究思路及研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑及儀器
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 實(shí)驗(yàn)表征方法
        2.2.1 掃描電子顯微鏡
        2.2.2 透射電子顯微鏡
        2.2.3 X-射線粉末衍射儀
        2.2.4 X-射線光電子能譜分析
        2.2.5 拉曼光譜分析
        2.2.6 比表面及孔徑分析技術(shù)
    2.3 電化學(xué)測(cè)試及鋅-空氣電池測(cè)試
        2.3.1 電化學(xué)測(cè)試
        2.3.2 鋅-空氣電池測(cè)試
第3章 CoSe₂/Co@NC-CNTs復(fù)合材料的制備及其電催化氧還原性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        3.2.2 雜化Zn/Co-ZIFs的制備
        3.2.3 Co@NC-CNTs的制備
        3.2.4 CoSe₂/Co@NC-CNTs的制備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 電催化氧還原性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 CoSe₂/Co@NCNFs復(fù)合材料的制備及其電催化氧還原性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        4.2.2 雜化Zn/Co-ZIF的制備
        4.2.3 Zn/Co-ZIF@PAN納米纖維的制備
        4.2.4 Co@NCNF的制備
        4.2.5 CoSe₂/Co@NCNFs的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 形貌與結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 電催化氧還原性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 CoSe₂/Co復(fù)合碳材料基鋅-空氣電池的電池性能研究
    5.1 引言
    5.2 鋅-空氣電池測(cè)試部分
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        5.2.2 鋅-空氣電池的工作原理
        5.2.3 鋅-空氣電池的測(cè)試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 CoSe₂/Co@NC-CNT-1 基鋅-空氣電池的性能研究
        5.3.2 CoSe₂/Co@NCNF-3 基鋅-空氣電池的性能研究
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
導(dǎo)師評(píng)語
答辯委員會(huì)決議書
致謝
攻讀碩士期間的研究成果



本文編號(hào)：3834335