鋰-空氣電池具有較高能量密度、環(huán)境友好和節(jié)約資源等優(yōu)點(diǎn),已成為理想的儲(chǔ)能設(shè)備之一�？諝怆姌O或氧電極作為鋰-空氣電池的主要反應(yīng)場(chǎng)所,發(fā)生著復(fù)雜的氧還原反應(yīng)（ORR）和氧析出反應(yīng)（OER）過(guò)程,因反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能較差需要借助催化劑提升。常規(guī)的貴金屬基催化劑（Pt、RuO₂和IrO₂）存在著價(jià)格昂貴、資源短缺和催化性能單一等缺點(diǎn),限制鋰-空氣電池的商業(yè)化發(fā)展。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,本課題設(shè)計(jì)并研制ORR/OER雙功能鐵族金屬-氮族非金屬-碳（M-NM-C）基催化劑并對(duì)其電催化性能進(jìn)行了研究。本文利用固相法、重結(jié)晶法和靜電紡絲法分別制備了塊狀、片狀和纖維狀的鈷氮共摻雜碳（Co-N-C）催化劑并研究了其電催化性能,其中,鈷氮共摻雜碳納米纖維（Co-N-CNFs）催化劑具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、較大比表面積(175.1 m²g^-1)以及較多缺陷結(jié)構(gòu)（I_D/I_G=1.17）,呈現(xiàn)出較好的ORR/OER催化性能,ORR起始電位、OER起始電位以及ORR/OER電位差值(ΔE=E^-... 

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

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

不同種類的可再充Fig.1-1Energydensities(Wh/kg)forvarioustypesofrechargeablebatteries電池的能量密度(Wh/kg)

鋰-空氣電池的電極反應(yīng)過(guò)程如圖要包含鋰和鋰離子之間相互轉(zhuǎn)主要反應(yīng)場(chǎng)所，在放電和充電過(guò)程中分別發(fā)生(OER)[11,12]。由于 ORR氧氣的吸脫附、含氧中間產(chǎn)物的生成驟[13,14]，從而導(dǎo)致鋰池的工作效率較低。哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文電極反應(yīng)過(guò)程如圖 1-2 所示，其中，金屬電極在充放電離子之間相互轉(zhuǎn)變過(guò)程，而空氣電極或氧電極主要反應(yīng)場(chǎng)所，在放電和充電過(guò)程中分別發(fā)生氧還原反應(yīng)(ORR)和 OER 過(guò)程是與氧有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)含氧中間產(chǎn)物的生成與分解以及多步的電子轉(zhuǎn)移電化鋰-空氣電池的氧電極的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能。金屬電極在充放電，而空氣電極或氧電極作為鋰-空和氧是與氧有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，必電子轉(zhuǎn)移電化性能較差并且鋰

(ads)相互影響并制約，率[22]。另一方面，差，并且將導(dǎo)致氧還原反應(yīng)的過(guò)電位降低。而產(chǎn)生通道的主要反應(yīng)催化劑tier 原理[24,25]表面；而催化劑與產(chǎn)物之間需要較小劑的催化活性不會(huì)受到反應(yīng)物和中間產(chǎn)物的影響驗(yàn)數(shù)據(jù)并且通過(guò)山型的關(guān)系均呈現(xiàn)出較差的催化活性容易脫附；吸附作用太強(qiáng)時(shí)，中間產(chǎn)物或最終產(chǎn)物時(shí)，催化劑利用這種方法可以簡(jiǎn)化OH(ads)(ads)相互影響并制約，故不能同時(shí)改變?nèi)N鍵的強(qiáng)度并另一方面，與四電子反應(yīng)過(guò)程相比，二電子主要原因是：ORR 反應(yīng)過(guò)程中的 O-O 鍵斷裂，催化劑與反應(yīng)物之間需要較大的鍵表面；而催化劑與產(chǎn)物之間需要較小的鍵能，將生驗(yàn)數(shù)據(jù)并且通過(guò) DFT 計(jì)算得出，不同金屬的 ORR山型的關(guān)系，如圖 1-3 所示。當(dāng)金屬與氧之間的吸呈現(xiàn)出較差的催化活性，吸附作用太弱時(shí)，反應(yīng)容易脫附；吸附作用太強(qiáng)時(shí)，中間產(chǎn)物或最終產(chǎn)物時(shí)，催化劑呈現(xiàn)出最高的催化活性，反應(yīng)物吸附和利用這種方法可以簡(jiǎn)化高性能 ORR 催化劑的研究改變?nèi)N鍵的強(qiáng)度并與四電子反應(yīng)過(guò)程相比，二電子差，并且將導(dǎo)致氧還原反應(yīng)的過(guò)電位降低。而產(chǎn)生的鍵生劑的催化活性不會(huì)受到反應(yīng)物和中間產(chǎn)物的影響當(dāng)金屬與氧之間的吸，吸附作用太弱時(shí)，反應(yīng)容易脫附；吸附作用太強(qiáng)時(shí)，中間產(chǎn)物或最終產(chǎn)物，反應(yīng)物吸附和研究

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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