鋰空氣電池由于具有超高的理論能量密度而受到廣泛關(guān)注,但實際應(yīng)用中存在極化大,循環(huán)性能差等問題制約了它的發(fā)展。引入催化劑是一個有效的改善手段,常見的催化劑各有優(yōu)缺點,其中過渡金屬氧化物因價格便宜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定而被廣泛研究,但它的催化能力有限,因此本文引入光催化輔助的概念,希望以光電雙催化來加快電極反應(yīng)速率,提升電池性能。Ti O2作為一種半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,制備簡單,價格便宜,同時具有光催化和電催化的能力,在鋰空氣電池和光電器件等領(lǐng)域具有應(yīng)用。但是Ti O2的禁帶寬度較寬（3.2 e V）,只能吸收太陽光中5%的紫外光,對光的利用率較低。針對這一問題,結(jié)合光催化輔助鋰空氣電池,本文提出兩種方案:以禁帶寬度更窄,且同時具有光電催化能力的鈷酸鑭基鈣鈦礦替換Ti O2;將上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料與Ti O2復(fù)合,提升紫外光強度,加強光催化促使電池性能提升。論文的第一部分工作通過檸檬酸水熱法和熱處理的方法制備了LaCoO₃和La0.7Sr0.3CoO₃鈣鈦礦材料,摻雜后載流子濃度提高了三倍。組裝電池,無光條件下限壓2 V,在電流密度為0.1 A g-1時進(jìn)行放電測試,... 

【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)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究背景
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 課題研究目的及意義
    1.2 鋰空氣電池機理
        1.2.1 放電時的反應(yīng)機理
        1.2.2 充電時的反應(yīng)機理
    1.3 鋰空氣電池正極材料的研究進(jìn)展
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 貴金屬及其合金
        1.3.3 過渡金屬及其化合物
        1.3.4 其他正極材料
    1.4 鈣鈦礦材料的研究進(jìn)展
        1.4.1 鈣鈦礦在鋰空氣電池中的研究進(jìn)展
        1.4.2 鈣鈦礦在光催化中的研究進(jìn)展
    1.5 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料
        1.5.1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光機制
        1.5.2 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的組成
    1.6 光輔助鋰空氣電池的研究進(jìn)展
    1.7 課題設(shè)計思路和主要研究內(nèi)容
第2章 實驗藥品及實驗方法
    2.1 實驗藥品與實驗儀器
        2.1.1 實驗藥品
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 材料的表征測試
        2.2.1 X射線衍射
        2.2.2 掃描電子顯微鏡
        2.2.3 N_2吸脫附測試
        2.2.4 X射線能量色散譜
    2.3 電池的組裝
        2.3.1 正極材料的制備
        2.3.2 鋰空氣電池的裝配
    2.4 電化學(xué)及光電化學(xué)測試
        2.4.1 阻抗電位測試
        2.4.2 倍率性能測試
        2.4.3 循環(huán)伏安測試
        2.4.4 交流阻抗測試
        2.4.5 放電容量測試
        2.4.6 循環(huán)性能測試
        2.4.7 氣相色譜測試
第3章 粉體LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 及其光催化輔助電池性能研究
    3.1 引言
    3.2 粉體LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 的制備
    3.3 粉體LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 的表征
    3.4 粉體LaCoO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3 光催化輔助電化學(xué)性能測試
        3.4.1 阻抗電位測試
        3.4.2 倍率性能測試
        3.4.3 循環(huán)伏安測試
        3.4.4 交流阻抗測試
        3.4.5 放電容量及循環(huán)性能測試
    3.5 機理探究
    3.6 本章小結(jié)
第4章 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料光催化輔助電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)/Ti O2光催化輔助電化學(xué)性能研究
        4.2.1 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)的制備
        4.2.2 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)的表征
        4.2.3 上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)光催化輔助電化學(xué)性能測試
    4.3 核殼結(jié)構(gòu)NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2光催化輔助電化學(xué)性能研究
        4.3.1 核殼結(jié)構(gòu)NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2的制備
        4.3.2 核殼結(jié)構(gòu)NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2的表征
        4.3.3 核殼結(jié)構(gòu)NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@Ti O2光催化輔助電化學(xué)性能測試
    4.4 機理分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位論文期間發(fā)表論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用于安全編碼的雙模式上轉(zhuǎn)換納米光開關(guān)（英文）[J]. 姚偉睛,田青勇,田彬,李夢曉,王煥軍,曾盼,劉力,鄭赫,吳偉.  Science China Materials. 2019(03)
[2]ABO3-based photocatalysts for water splitting[J]. Jinwen Shi,Liejin Guo.  Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)

碩士論文
[1]TiO2基正極光催化輔助的鋰空氣電池研究[D]. 劉雨菲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]鈷基金屬有機框架化合物衍生物作為鋰空氣電池正極催化劑[D]. 唐磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號：3181500