發(fā)布時間：2023-05-09 21:06

　　鋰空氣電池具有理論能量密度大、環(huán)境友好,重量輕等優(yōu)點(diǎn),是極具有應(yīng)用前景的二次電池。但其放電過程的氧氣還原反應(yīng)(ORR)和充電過程的氧氣析出反應(yīng)(OER)是動力學(xué)慢反應(yīng),導(dǎo)致較高的過電壓,降低了電池的性能。因此,需要研發(fā)性能優(yōu)異,價格低廉的催化劑,來加速ORR/OER,提高鋰空氣電池性能,推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程。金屬有機(jī)配合物具有很高的比表面積,可調(diào)的孔結(jié)構(gòu)以及容易功能化等優(yōu)點(diǎn),是一種優(yōu)異的催化材料,近年在電催化領(lǐng)域引起了極大的關(guān)注。本文采用水熱法和常規(guī)法制備[C3H5N2]2[Co(H2O)6][Co(BTC)2·4H2O]、 M-PTA-4,4-bpy、普魯士藍(lán)類似物等金屬有機(jī)配合物及其衍生物催化劑,并對這些催化劑的結(jié)構(gòu)以及ORR和OER性能進(jìn)行了研究。以乙酸鈷為金屬離子前驅(qū)體,咪唑和均苯三酸為有機(jī)配體,采用水熱法合成了三斜紫色菱形晶體[C3H5N2]2[Co(H2O)6][Co(BTC)2·4H2O]催化劑。該催化劑具有良好的晶體結(jié)構(gòu)及獨(dú)特的平行式π-π堆積結(jié)構(gòu),相鄰兩層距離約為3.0727 A。在堿性電解質(zhì)中表現(xiàn)出很好的ORR/OER雙功能催化活性。在0.8 V(vs. Ag/AgCl...

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰空氣電池概述
        1.2.1 水系電解質(zhì)體系
        1.2.2 固體電解質(zhì)體系
        1.2.3 混合電解質(zhì)體系
        1.2.4 惰性電解質(zhì)體系
    1.3 鋰空氣電池催化劑
        1.3.1 貴金屬及其合金
        1.3.2 金屬氧化物
        1.3.3 碳基材料
        1.3.4 其他非貴金屬催化劑
        1.3.5 金屬有機(jī)骨架
    1.4 課題的研究思路和研究內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究思路
        1.4.3 主要研究內(nèi)容
第二章 實驗部分
    2.1 實驗藥品
    2.2 實驗設(shè)備
    2.3 結(jié)構(gòu)表征
        2.3.1 傅里葉紅外光譜
        2.3.2 X-射線衍射
        2.3.3 X-射線光電子能譜
        2.3.4 N₂吸附-脫附
    2.4 電化學(xué)性能測試
        2.4.1 旋轉(zhuǎn)圓盤工作電極的制備
        2.4.2 OER/ORR性能測試
        2.4.3 OER/ORR穩(wěn)定性測試
第三章 [C₃H₅N₂]₂[Co(H₂O)₆][Co(BTC)₂·4H₂O]制備及其氧氣析出/還原性能
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 催化劑制備
        3.2.2 結(jié)構(gòu)表征
        3.2.3 電化學(xué)性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 單晶X-射線衍射
        3.3.2 OER催化性能
        3.3.3 ORR催化性能
        3.3.4 ORR活性穩(wěn)定性
    3.4 本章小結(jié)
第四章 M-PTA-4,4-bpy和M-BDCCl₄-4,4-bpy的制備及其氧氣析出/還原性能
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 催化劑制備
        4.2.2 結(jié)構(gòu)表征
        4.2.3 電化學(xué)性能測試
    4.3 M-PTA-4,4-bpy的結(jié)構(gòu)及性能
        4.3.1 OER催化性能
        4.3.2 ORR催化性能
        4.3.3 傅里葉紅外光譜
        4.3.4 X-射線衍射
    4.4 M-BDCCl₄-4,4-bpy的結(jié)構(gòu)及性能
        4.4.1 OER催化性能
        4.4.2 ORR催化性能
        4.4.3 傅里葉紅外光譜
        4.4.4 X-射線衍射
        4.4.5 N₂吸附-脫附
    4.5 本章小結(jié)
第五章 普魯士藍(lán)類似物衍生物制備及其氧氣析出/還原性能
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 催化劑制備
        5.2.2 結(jié)構(gòu)表征
        5.2.3 電化學(xué)性能測試
    5.3 O₂-普魯士藍(lán)類似物結(jié)構(gòu)及性能
        5.3.1 OER催化性能
        5.3.2 ORR催化性能
        5.3.3 N₂吸附-脫附
    5.4 N₂-普魯士藍(lán)類似物結(jié)構(gòu)及性能
        5.4.1 OER催化性能
        5.4.2 ORR催化性能
        5.4.3 催化劑穩(wěn)定性
        5.4.4 X-射線衍射
        5.4.5 X-射線光電子能譜
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
作者和導(dǎo)師簡介
專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書



本文編號：3812369