鋰空電池因其超高的比能量引起廣大研究人員的廣泛關(guān)注,但其商業(yè)化進(jìn)程仍面臨著一些關(guān)鍵性問題亟待解決,其中關(guān)于非水鋰空電池的重要問題之一是正極緩慢電化學(xué)動(dòng)力學(xué)所導(dǎo)致的倍率性能差、充放電能量效率低和循環(huán)穩(wěn)定性差等,而一種新型高效催化材料是解決這一問題的有效途徑。TiO₂和CeO₂是催化氧化還原反應(yīng)的高性能材料并廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化領(lǐng)域。本文采用第一性原理計(jì)算方法,選用TiO₂和CeO₂作為鋰空電池正極催化材料,并采用過渡族金屬元素進(jìn)行摻雜改性,研究目標(biāo)是探究摻雜改性影響催化材料性能的本征因素。本工作首先分別建立TiO₂（101）和CeO₂（111）模型,進(jìn)行表面反應(yīng)產(chǎn)物路徑研究,計(jì)算充放電過程中的理論過電勢(shì),以過電勢(shì)表征催化性能,用過渡族金屬對(duì)材料進(jìn)行摻雜改性,探究過渡族金屬摻雜帶來的影響本質(zhì)因素。先選擇TiO₂為研究對(duì)象,探究影響催化性能因素,和已發(fā)表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相校核,再研究CeO₂進(jìn)一步驗(yàn)證完善所得結(jié)論。TiO

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 鋰空電池的研究背景、意義
    1.2 鋰空電池的分類
    1.3 有機(jī)電解液鋰空電池的反應(yīng)原理
    1.4 鋰空電池所面臨的亟待解決的問題和相應(yīng)方案
    1.5 鋰空電池常用的催化劑
2和CeO₂ 在鋰空電池中的研究現(xiàn)狀">    1.6 TiO₂和CeO₂ 在鋰空電池中的研究現(xiàn)狀
    1.7 本文研究?jī)?nèi)容及重要性
2 第一性原理理論基礎(chǔ)及計(jì)算方法
    2.1 絕熱近似-Born-Oppenheimer近似
    2.2 單電子近似
    2.3 密度泛函理論（DFT）
        2.3.1 早期密度泛函理論
        2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.3 Kohn-Sham方程
        2.3.4 局域密度近似（Local Density Approximation,LDA）
        2.3.5 廣義梯度近似（Generalized Gradient Approximation,GGA）
        2.3.6 贗勢(shì)
        2.3.7 Hubbard參數(shù)U的引入（DFT+U）
    2.4 本課題所用的軟件和硬件條件
        2.4.1 VASP（Vienna Ab-inito Simulation Package）軟件簡(jiǎn)介
        2.4.2 MS（Materials Studio）軟件簡(jiǎn)介
        2.4.3 課題組軟、硬件條件
    2.5 本章小結(jié)
2（101）作為鋰空電池正極催化劑">3 Mn摻雜改性TiO₂（101）作為鋰空電池正極催化劑
2（101）建模、計(jì)算方法以及相關(guān)公式">    3.1 TiO₂（101）建模、計(jì)算方法以及相關(guān)公式
2 生成路徑及吉布斯自由能計(jì)算">    3.2 Li2O₂ 生成路徑及吉布斯自由能計(jì)算
    3.3 Mn摻雜改性前后電池充放電過電勢(shì)計(jì)算
2（101）影響鋰空電池催化本質(zhì)因素">    3.4 Mn摻雜TiO₂（101）影響鋰空電池催化本質(zhì)因素
        3.4.1 態(tài)密度
        3.4.2 氧空位形成能
        3.4.3 d態(tài)軌道平均能量
    3.5 本章小結(jié)
2（111）作為鋰空電池正極催化劑">4 過渡族金屬摻雜CeO₂（111）作為鋰空電池正極催化劑
2（111）計(jì)算方法、建模、參數(shù)選取">    4.1 CeO₂（111）計(jì)算方法、建模、參數(shù)選取
    4.2 鋰氧化物生成路徑及吉布斯自由能計(jì)算
    4.3 Rh,Pt,Ag摻雜改性前后電池充放電過電勢(shì)計(jì)算
2（111）影響的本質(zhì)因素探究">    4.4 Rh,Pt,Ag摻雜CeO₂（111）影響的本質(zhì)因素探究
        4.4.1 態(tài)密度
        4.4.2 氧空位,d態(tài)軌道平均能量
2（111）影響的本質(zhì)因素探究">    4.5 過渡族金屬摻雜CeO₂（111）影響的本質(zhì)因素探究
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙氮協(xié)同鈷摻雜銳鈦礦相二氧化鈦電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究（英文）[J]. 李宗寶,王霞,邢曉波.  原子與分子物理學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]MnO/氮摻雜石墨烯復(fù)合正極材料在鋰空氣電池中的高效催化性能研究[J]. 雷鳴,曹勇,林曉東,楊續(xù)來,蔡森榮,袁汝明,鄭明森,董全峰.  中國(guó)科學(xué):化學(xué). 2017(05)

碩士論文
[1]改性二氧化鈦在鋰空氣電池中的催化機(jī)理與應(yīng)用研究[D]. 李豪君.深圳大學(xué) 2016
[2]鋰空氣電池陰極催化劑LaNiO4的制備與摻雜改性研究[D]. 魏中山.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3038422