有機(jī)電解液體系鋰空氣電池因具備超高的理論比能量,在電動汽車、軍事等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。然而,目前鋰空氣電池仍處在基礎(chǔ)研究的階段,很多基礎(chǔ)的技術(shù)難題有待進(jìn)一步的研究和解決。本文主要研究了大孔/介孔分級多孔碳材料的構(gòu)筑及其負(fù)載釕催化劑的過程,測試其作為鋰空氣電池空氣電極的電化學(xué)性能。首先,選用甲醛和苯酚通過聚合作用,制備出低階酚醛樹脂,并溶入三嵌段共聚物F127作為軟模板,引入介孔。通過經(jīng)典的stober法制備出粒徑250nm的均勻Si O2球,密堆積后作為硬模板,引入大孔。將溶解有F127的低階酚醛樹脂浸入密堆積的Si O2球,在惰性氣氛中碳化后,除去硬模板Si O2球便得到大孔/介孔分級多孔碳,研究了其作為鋰空氣電池正極材料的性能。N2吸脫附曲線屬于Ⅲ型曲線（P/P0=0.70⁰.99）,證實(shí)了多孔碳介孔結(jié)構(gòu)的存在,通過孔徑分布曲線可知其孔徑主要分布在6.595nm,8.878nm和18.528nm附近。BET測試結(jié)果表明大孔/介孔分級多孔碳的比表面積達(dá)到451m2g-1,孔體積達(dá)到1.881ml/g。大孔結(jié)構(gòu)能夠有效促進(jìn)O2和Li+的傳輸,介孔結(jié)構(gòu)可以增大活... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 鋰空氣電池概述
        1.2.1 鋰空氣電池結(jié)構(gòu)
        1.2.2 鋰空氣電池基本原理
        1.2.3 鋰空氣電池國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 鋰空氣電池電極反應(yīng)機(jī)理研究現(xiàn)狀
    1.4 鋰空氣電池催化劑研究進(jìn)展
        1.4.1 鋰空氣電池催化劑對ORR及OER過程的影響
        1.4.2 鋰空氣電池催化劑
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)原料與研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)主要原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 大孔/介孔分級多孔碳的制備
        2.2.1 二氧化硅球的制備
        2.2.2 低階酚醛樹脂的制備
        2.2.3 大孔/介孔分級多孔碳的最終制備
    2.3 催化劑的制備
        2.3.1 微波法負(fù)載無定形金屬Ru顆粒
        2.3.2 熱還原法負(fù)載無定形金屬Ru顆粒
    2.4 鋰空氣電池組裝
    2.5 物理測試與表征
        2.5.1 掃描電子顯微鏡測試（SEM）
        2.5.2 X-射線粉末衍射分析（XRD）
        2.5.3 X射線光電子能譜分析（XPS）
        2.5.4 透射電子顯微鏡測試（TEM）
        2.5.5 BET測試
        2.5.6 同步熱分析（TGA-DSC）
        2.5.7 拉曼測試
    2.6 電化學(xué)測試
        2.6.1 充放電性能測試
        2.6.2 循環(huán)伏安測試（Cyclic Voltammetry, CV）
        2.6.3 交流阻抗譜測試（AC impedance）
第3章 大孔/介孔分級多孔碳作為鋰空氣電池正極材料的研究
    3.1 引言
    3.2 大孔/介孔分級多孔碳的物理表征
        3.2.1 SEM測試
        3.2.2 TEM測試
        3.2.3 BET分析
        3.2.4 拉曼測試
        3.2.5 XRD衍射分析
    3.3 大孔/介孔分級多孔碳的電化學(xué)性能
        3.3.1 大孔/介孔分級多孔碳的充放電性能
        3.3.2 大孔/介孔分級多孔碳的循環(huán)性能
        3.3.3 大孔/介孔分級多孔碳對Li2O2結(jié)構(gòu)形貌的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 無定形金屬釕作為鋰空氣電池催化劑的研究
    4.1 引言
    4.2 負(fù)載金屬釕的大孔/介孔分級多孔碳在鋰空氣電池中的應(yīng)用
        4.2.1 EDX能譜分析
        4.2.2 TEM表征
        4.2.3 XRD分析
        4.2.4 XPS分析
        4.2.5 熱重分析
        4.2.6 BET分析
    4.3 電化學(xué)性能分析
        4.3.1 循環(huán)伏安測試
        4.3.2 充放電性能測試
        4.3.3 負(fù)載金屬釕團(tuán)簇顆粒的大孔/介孔分級多孔碳的循環(huán)性能
        4.3.4 阻抗測試分析
        4.3.5 放電產(chǎn)物的表征及分析
        4.3.6 放電過程的機(jī)理分析
    4.4 本章小結(jié)
3N₄/分級多孔碳復(fù)合催化劑的研究">第5章 石墨化g-C₃N₄/分級多孔碳復(fù)合催化劑的研究
    5.1 引言
3N₄的制備">    5.2 石墨化G-C₃N₄的制備
3N₄的TEM表征">    5.3 石墨化G-C₃N₄的TEM表征
3N₄/分級多孔碳復(fù)合催化劑的電化學(xué)性能">    5.4 石墨化G-C₃N₄/分級多孔碳復(fù)合催化劑的電化學(xué)性能
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3123888