隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展,高能量鋰空氣電池等二次電池得到越來越多的關(guān)注,而緩慢的氧還原和氧析出動力學(xué)過程成為阻礙其性能提高的重要因素。錳以其獨特的d電子結(jié)構(gòu)而具有潛在的高氧還原和氧析出電催化活性,同時具有儲量豐富、價格低廉、環(huán)境友好型等優(yōu)勢,因此錳基材料以其具有的結(jié)構(gòu)特性和資源優(yōu)勢成為最具競爭力的空氣正極電催化材料之一。由于我國錳礦品位低、雜質(zhì)含量高,目前高純錳基材料制備成本高、污染嚴重,嚴重影響錳基電催化材料的研究,難以發(fā)揮其資源優(yōu)勢,本論文通過調(diào)控金屬陽離子不同溶液中的溶度積變化實現(xiàn)了錳基材料的提純凈化,為錳基電催化材料合成提供基礎(chǔ)錳源:利用復(fù)浸方法富集錳離子,提高了硫酸的利用率,MnSO4濃度由19.4 g L-1提高到72.3 g L-1,鈣鎂的浸出率分別降低76.68%和65.33%;以Ba（OH）2和NH4HCO3沉淀劑進行正反方向的耦合凈化,實現(xiàn)了錳與雜質(zhì)離子的高效分離,錳回收率分別達96.54%和99.2%,得到滿足電池行業(yè)標準要求的高純硫酸錳;通過生命周期評價與傳統(tǒng)電解方式進行了對比,能源消耗、硫酸用量降幅分別達70%和36%,CO2排放僅為59%。針對錳基材料表面結(jié)... 

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻綜述
    2.1 錳基材料概述
    2.2錳基材料應(yīng)用現(xiàn)狀
        2.2.1 錳在鋼鐵冶金行業(yè)中的應(yīng)用
        2.2.2 錳在電池電子行業(yè)中的應(yīng)用
        2.2.3 錳在其他行業(yè)中的應(yīng)用
    2.3 錳基電催化材料應(yīng)用中存在的問題
        2.3.1 錳基材料提純凈化對電催化材料研究的影響
        2.3.2 錳基材料結(jié)構(gòu)對電催化活性的影響
    2.4 錳基材料提純凈化研究現(xiàn)狀
        2.4.1 基于電解過程的提純凈化研究
        2.4.2 錳礦直接提純凈化研究
    2.5 錳基電催化材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        2.5.1 錳基電催化材料表面結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        2.5.2 錳基電催化材料電子結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀
    2.6 研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        2.6.1 研究內(nèi)容
        2.6.2 研究路線
        2.6.3 創(chuàng)新點
3 研究方法
    3.1 實驗材料
        3.1.1 化學(xué)試劑
        3.1.2 實驗儀器設(shè)備
    3.2 材料研究方法
        3.2.1 材料組成和結(jié)構(gòu)表征
        3.2.2 材料顯微結(jié)構(gòu)分析方法
        3.2.3 密度泛函理論計算(DFT)
    3.3 材料電化學(xué)性能研究方法
        3.3.1 電池組裝
        3.3.2 電催化活性測試
4 錳基材料提純凈化研究
    4.1 引言
    4.2 低品位菱錳礦復(fù)浸過程研究
        4.2.1 復(fù)浸實驗方法
        4.2.2 復(fù)浸結(jié)果分析
    4.3 硫酸錳浸取液耦合凈化研究
        4.3.1 氫氧化物正向除雜
        4.3.2 碳酸鹽反向除雜
        4.3.3 高純硫酸錳制備
    4.4 錳基材料提純凈化過程生命周期評價
        4.4.1 生命周期清單
        4.4.2 生命周期評價結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
5 MnO_2@MWCNTs電催化材料研究
    5.1 引言
    5.2 MnO_2@MWCNTs材料設(shè)計與表征
        5.2.1 MnO_2@MWCNTs材料制備
        5.2.2 MnO_2@MWCNTs材料表征
    5.3 MnO_2@MWCNTs電催化性能與機理研究
        5.3.1 電催化活性與機理分析
        5.3.2 倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性
    5.4 本章小結(jié)
6 錳基材料優(yōu)化制備雙效催化劑
    6.1 引言
    6.2 錳基材料優(yōu)化設(shè)計與表征
        6.2.1 錳基優(yōu)化材料制備
        6.2.2 錳基優(yōu)化材料的表征
    6.3 錳基優(yōu)化材料電催化活性與機理分析
        6.3.1 電子結(jié)構(gòu)優(yōu)化對電催化活性的影響
        6.3.2 錳基優(yōu)化材料電催化性能
    6.4 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3714616