氧還原反應(yīng)(ORR)和氧析出反應(yīng)(OER)是各種電化學能量轉(zhuǎn)換裝置(如燃料電池和金屬空氣電池)的關(guān)鍵過程。然而,ORR和OER緩慢的多電子轉(zhuǎn)移過程嚴重制約了這些能源技術(shù)的實際應(yīng)用,因此,設(shè)計開發(fā)低成本、高活性、強耐用性的氧電催化劑是發(fā)展高效能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所必需的。具有多個陽離子的尖晶石型(AB₂O₄)氧化物,A或B位陽離子成分調(diào)控的靈活性使其極具潛力成為雙功能催化材料。值得注意的是,高效的電催化過程需要同時考慮傳質(zhì)和傳荷過程中宏觀和微觀結(jié)構(gòu)對催化劑的影響,而未經(jīng)改性的尖晶石氧化物作為電催化劑,因其活性密度小和活性強度低均不能滿足器件服役的實際要求。本文針對上述兩個關(guān)鍵科學問題,發(fā)展了多種碳納米管基尖晶石復合催化劑。高導電性、大比表面積、機械性能好的碳納米管作為尖晶石的生長基底,使氧化物納米顆粒得以均勻分散,從而保證了復合材料高密度的活性位點。另外,通過實驗探索和理論計算相結(jié)合,證實了氧化還原惰性的Zn_Td²⁺和Fe³⁺_Oct陽離子作為輔助元素,可以大大提升C...

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鋅空電池簡述
    1.3 電催化技術(shù)簡介
        1.3.1 電催化ORR和 ORR機理
        1.3.2 電催化性能評測系統(tǒng)
    1.4 尖晶石概述
        1.4.1 尖晶石應(yīng)用簡介
        1.4.2 尖晶石結(jié)構(gòu)簡介
        1.4.3 尖晶石結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能優(yōu)化策略
            1.4.3.1 晶體工程
            1.4.3.2 異質(zhì)界面
            1.4.3.3 缺陷調(diào)控
            1.4.3.4 形貌控制
    1.5 密度泛函理論及其應(yīng)用
    1.6 研究思路及研究內(nèi)容
    1.7 參考文獻
第二章 實驗技術(shù)路線及表征手段
    2.1 研究方案
    2.2 實驗相關(guān)試劑及儀器
    2.3 表征技術(shù)簡介
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.3.4 拉曼光譜(Raman)
        2.3.5 熱重分析儀(TGA)
        2.3.6 X射線光電子能譜(XPS)
第三章 混合型尖晶石Co₂FeO₄氧催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
    3.3 Co₂FeO₄/NCNTs的基礎(chǔ)物相表征
    3.4 電化學性能評估
    3.5 增強機理探討
    3.6 液態(tài)電池性能測試
    3.7 本章小結(jié)
    3.8 參考文獻
第四章 混合型尖晶石ZnXNi1-XCo₂O₄ 氧催化性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
    4.3 Zn XNi1-XCo₂O₄/NCNTs的基礎(chǔ)物相表征
    4.4 電化學性能評估
    4.5 增強機理討論
    4.6 液流式電池性能測試
    4.7 本章小結(jié)
    4.8 參考文獻
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況



本文編號：3749339