發(fā)布時(shí)間：2024-01-14 16:07

　　非水系鋰-氧(Li-O₂)電池具有超高的理論能量密度,作為當(dāng)前最有前景的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)之一受到廣泛關(guān)注。鋰-氧電池正極在充放電過程中會(huì)經(jīng)歷具有遲滯動(dòng)力學(xué)特性的氧還原(ORR)和氧析出反應(yīng)(OER),因此需要設(shè)計(jì)出高催化活性和良好穩(wěn)定性的正極催化劑。以金屬有機(jī)骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)為前驅(qū)體,在惰性氛圍下高溫?zé)峤獾玫降慕饘俚?M-N-C)材料不僅可以在一定程度上保留母體MOFs的高表面積和孔結(jié)構(gòu),同時(shí)能夠顯著改善材料的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,因而可以進(jìn)一步提升M-N-C材料的電催化活性,使催化劑在苛刻的反應(yīng)條件下更加穩(wěn)定。基于此,本論文中選取了兩種典型的沸石咪唑骨架(Zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs),ZIF-9和ZIF-67,作為主要研究對(duì)象,通過引入異質(zhì)金屬和構(gòu)建多級(jí)孔結(jié)構(gòu)來提高催化活性,本論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)首先,在合成Co-ZIF-9的過程中發(fā)現(xiàn)了一種新的MOF結(jié)構(gòu),以往文獻(xiàn)報(bào)道合成的多數(shù)Co-ZIF-9都含有雜質(zhì),產(chǎn)物并非純相的Co-ZIF-9,卻沒有給出明確解釋。在此,...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 金屬有機(jī)框架及其衍生物概述
        1.2.1 金屬有機(jī)框架材料簡(jiǎn)介
        1.2.2 金屬有機(jī)骨架材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
            1.2.2.1 比表面積和孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
            1.2.2.2 金屬有機(jī)骨架的穩(wěn)定性
            1.2.2.3 金屬有機(jī)骨架的導(dǎo)電性
        1.2.3 金屬有機(jī)骨架衍生的納米材料簡(jiǎn)介
        1.2.4 金屬有機(jī)框架衍生的納米材料在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.3 MOFs衍生的金屬氮碳(M-N-C)材料用作氧還原催化劑
        1.3.1 MOFs作為主體制備M-N-C材料
        1.3.2 直接以MOFs為前體制備M-N-C材料
        1.3.3 摻雜異質(zhì)元素
        1.3.4 M-N_x活性位點(diǎn)的優(yōu)化
    1.4 鋰-氧電池概述
        1.4.1 鋰-氧電池的工作原理,基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
        1.4.2 鋰-氧電池正極催化劑研究進(jìn)展
    1.5 論文選題背景及研究內(nèi)容
第二章 新型Co-MOF晶體的合成及表征
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
    2.3 Co-ZIF-9 以及新型Co-MOF的合成
        2.3.1 微波輔助合成Co-ZIF-9
        2.3.2 溶劑熱合成Co-ZIF-9
        2.3.3 新型Co-MOF的合成
    2.4 Co-MOF合成示意圖
    2.5 FTIR分析
    2.6 XRD圖譜分析
        2.6.1 微波合成與溶劑熱合成XRD圖譜分析
        2.6.2 不同溶劑合成的產(chǎn)物XRD圖譜對(duì)比
    2.7 Co-MOF結(jié)構(gòu)解析
        2.7.1 Co-MOF的晶體結(jié)構(gòu)
        2.7.2 Co-ZIF-9和Co-MOF晶體數(shù)據(jù)對(duì)比
    2.8 本章小結(jié)
第三章 雙金屬FeCo-ZIF-9 的制備及氧還原催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器
    3.3 氧還原催化劑的制備
        3.3.1 不同F(xiàn)e摻雜比例FeCo-ZIFs-X前驅(qū)體的制備
        3.3.2 FeCo-N-C-X材料的制備
        3.3.3 氧還原催化性能測(cè)試
    3.4 材料表征
        3.4.1 MOFs材料的XRD圖分析
        3.4.2 微觀形貌分析
        3.4.3 熱解后產(chǎn)物XRD圖分析
    3.5 氧還原催化性能測(cè)試
        3.5.1 Co-N-C材料的循環(huán)伏安測(cè)試(CV)和線形掃描伏安測(cè)試(LSV)
        3.5.2 FeCo-N-C材料的循環(huán)伏安測(cè)試(CV)和線形掃描伏安測(cè)試(LSV)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 雙金屬FeCo-ZIF衍生的多級(jí)孔FeCo-N-C的制備及鋰-氧電池性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        4.2.2 多級(jí)孔FeCo-N-C催化劑的制備
            4.2.2.1 聚苯乙烯微球(PS)模板的合成
            4.2.2.2 多級(jí)孔FeCo-N-C的制備
    4.3 電化學(xué)性能測(cè)試
        4.3.1 正極材料制備
        4.3.2 電解液的配制
        4.3.3 電池組裝
        4.3.4 電化學(xué)性能
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 催化劑制備流程圖
        4.4.2 XRD圖譜分析
        4.4.3 氮?dú)馕摳綔y(cè)試
        4.4.4 微觀形貌分析
        4.4.5 XPS圖譜分析
    4.5 電化學(xué)性能分析
    4.6 放電產(chǎn)物形貌分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
碩士期間發(fā)表論文
致謝



本文編號(hào)：3878539