本文主要研究内容
作者孙桂儒（2019）在《锂氧气电池高性能催化剂的制备及其性能研究》一文中研究指出：锂氧气电池具有可与汽油相媲美的理论能量密度,有望被用在电动汽车等需要大型能量存储设备的体系中,被视为最具有开发潜力的能量存储系统之一。近些年,科研工作者对锂氧气电池的研究已经取得了一定成果,但锂氧气电池距离真正实现产业化仍有很长的一段路需要走。目前,制约锂氧气电池发展的最大难题是氧气电极的氧还原反应（ORR）与氧析出反应（OER）缓慢的本征动力学,这会导致电池充放电过电势较大,直接影响电池的充放电效率和循环寿命。催化剂的添加被认为可以提高其动力学进程,降低反应活化能,从而达到减小电池过电势的目的。同时,催化剂的加入也会在电池充放电容量、循环稳定性及倍率性能等方面有很大的改善。因此,本论文开展了如下工作:1.氮掺杂的碳修饰的碳化钼纳米棒作为锂氧气电池高效催化剂的制备及性能研究研究表明,无粘结剂、自支撑的氧气电极可以有效地抑制锂氧气电池的副反应。因此,我们通过冷冻干燥和高温热处理法制备了氮掺杂的碳包覆的碳化钼纳米棒堆叠的三维泡沫状复合物——Mo2C-NR@xNC（x=5,11,和16 wt%）,并将其直接用作锂氧气电池的氧气电极（不使用任何粘结剂和集流体）。Mo2C-NR@xNC呈现出纳米棒相互交联的网状结构,具有多级孔结构,这有利于锂离子的迁移、氧气的扩散、电解液的浸润以及Li2O2的沉积。同时,一个厚度适宜的氮掺杂的碳包覆层可以改善Mo2C的电化学稳定性和电导率。当氮掺杂的碳质量百分含量为11 wt%时（即Mo2C-NR@11NC）,电池表现了最佳的电化学性能。在限制容量为500 mAh g-1,电流密度为100 mA g-1的条件下,电池首次循环过电势仅为0.28 V,可以稳定循环200次,并展现出良好的电化学稳定性和可逆性。此外,我们也对电池的电化学机理进行了探究。我们期待这个工作可以为自支撑、无粘结剂的泡沫状氧气电极的设计提供了一个新的思路。2.具有硫缺位的花瓣状的二硫化钼微球作为锂氧气电池高效催化剂的制备及性能研究探究影响催化剂性能的关键因素和推断催化机理对电极材料的研发及电极结构的设计意义深远。在此,我们设计并合成了含有硫缺位、花瓣状的二硫化钼修饰的碳布样品,并将其用在锂氧气电池中作为自支撑、无粘结剂的氧气电极。花瓣状的MoS2微球具有多孔结构,可以有助于锂离子的迁移、氧气的传输、电解液的浸润以及Li2O2的存储。与以MoS2@CTs（无硫缺位的MoS2微球）为氧气电极的锂氧气电池相比,以Def-MoS2@CTs为氧气电极的电池展示了较低的过电势、较稳定的循环能力以及更加优异的可逆性。实验和理论计算结果均提供了强有力的证据,表明硫缺位的引入会影响MoS2的催化活性和Li2O2的形貌及分布。我们继而推测了以MoS2@CTs和Def-MoS2@CTs作为氧气电极的电池催化机理,并揭示了影响Li2O2成核的关键因素。这些结果在开发氧气电极材料和理解锂氧气电池的催化机理方面有重要作用。3.溴化铟作为双功能的氧化还原媒介在锂氧气电池中的研究在锂氧气电池中引入氧化还原媒介（RM）可以促进Li2O2的高效分解,然而其还原穿梭现象会不可避免地侵蚀金属锂负极,降低RM的利用效率,导致电池循环稳定性变差。我们首次将InBr3作为一种双功能的RM引入到锂氧气电池中。这种双功能特性体现在InBr3不但可以溶解在有机电解质中作为RM有效地促进Li2O2分解,而且其含有的In3+在电池循环过程中还会在锂负极表面形成一个复合的In基保护层。该保护层既可以有效地避免Br3-对金属锂负极的进攻,缓解还原穿梭问题,也可以改善金属锂负极的界面稳定性,抑制锂枝晶的产生,提高电池的循环性和安全性。结果表明,同以LiBr作为RM的电池相比,以InBr3作为RM的锂氧气电池展现了更高的充放电效率和更稳定的循环性能,这均归功于InBr3的双功能作用。我们期待这个工作可以为未来锂氧气电池多功能RM的研发提供一个新的方向。
Abstract
li yang qi dian chi ju you ke yu qi you xiang pi mei de li lun neng liang mi du ,you wang bei yong zai dian dong qi che deng xu yao da xing neng liang cun chu she bei de ti ji zhong ,bei shi wei zui ju you kai fa qian li de neng liang cun chu ji tong zhi yi 。jin xie nian ,ke yan gong zuo zhe dui li yang qi dian chi de yan jiu yi jing qu de le yi ding cheng guo ,dan li yang qi dian chi ju li zhen zheng shi xian chan ye hua reng you hen chang de yi duan lu xu yao zou 。mu qian ,zhi yao li yang qi dian chi fa zhan de zui da nan ti shi yang qi dian ji de yang hai yuan fan ying （ORR）yu yang xi chu fan ying （OER）huan man de ben zheng dong li xue ,zhe hui dao zhi dian chi chong fang dian guo dian shi jiao da ,zhi jie ying xiang dian chi de chong fang dian xiao lv he xun huan shou ming 。cui hua ji de tian jia bei ren wei ke yi di gao ji dong li xue jin cheng ,jiang di fan ying huo hua neng ,cong er da dao jian xiao dian chi guo dian shi de mu de 。tong shi ,cui hua ji de jia ru ye hui zai dian chi chong fang dian rong liang 、xun huan wen ding xing ji bei lv xing neng deng fang mian you hen da de gai shan 。yin ci ,ben lun wen kai zhan le ru xia gong zuo :1.dan can za de tan xiu shi de tan hua mu na mi bang zuo wei li yang qi dian chi gao xiao cui hua ji de zhi bei ji xing neng yan jiu yan jiu biao ming ,mo nian jie ji 、zi zhi cheng de yang qi dian ji ke yi you xiao de yi zhi li yang qi dian chi de fu fan ying 。yin ci ,wo men tong guo leng dong gan zao he gao wen re chu li fa zhi bei le dan can za de tan bao fu de tan hua mu na mi bang dui die de san wei pao mo zhuang fu ge wu ——Mo2C-NR@xNC（x=5,11,he 16 wt%）,bing jiang ji zhi jie yong zuo li yang qi dian chi de yang qi dian ji （bu shi yong ren he nian jie ji he ji liu ti ）。Mo2C-NR@xNCcheng xian chu na mi bang xiang hu jiao lian de wang zhuang jie gou ,ju you duo ji kong jie gou ,zhe you li yu li li zi de qian yi 、yang qi de kuo san 、dian jie ye de jin run yi ji Li2O2de chen ji 。tong shi ,yi ge hou du kuo yi de dan can za de tan bao fu ceng ke yi gai shan Mo2Cde dian hua xue wen ding xing he dian dao lv 。dang dan can za de tan zhi liang bai fen han liang wei 11 wt%shi （ji Mo2C-NR@11NC）,dian chi biao xian le zui jia de dian hua xue xing neng 。zai xian zhi rong liang wei 500 mAh g-1,dian liu mi du wei 100 mA g-1de tiao jian xia ,dian chi shou ci xun huan guo dian shi jin wei 0.28 V,ke yi wen ding xun huan 200ci ,bing zhan xian chu liang hao de dian hua xue wen ding xing he ke ni xing 。ci wai ,wo men ye dui dian chi de dian hua xue ji li jin hang le tan jiu 。wo men ji dai zhe ge gong zuo ke yi wei zi zhi cheng 、mo nian jie ji de pao mo zhuang yang qi dian ji de she ji di gong le yi ge xin de sai lu 。2.ju you liu que wei de hua ban zhuang de er liu hua mu wei qiu zuo wei li yang qi dian chi gao xiao cui hua ji de zhi bei ji xing neng yan jiu tan jiu ying xiang cui hua ji xing neng de guan jian yin su he tui duan cui hua ji li dui dian ji cai liao de yan fa ji dian ji jie gou de she ji yi yi shen yuan 。zai ci ,wo men she ji bing ge cheng le han you liu que wei 、hua ban zhuang de er liu hua mu xiu shi de tan bu yang pin ,bing jiang ji yong zai li yang qi dian chi zhong zuo wei zi zhi cheng 、mo nian jie ji de yang qi dian ji 。hua ban zhuang de MoS2wei qiu ju you duo kong jie gou ,ke yi you zhu yu li li zi de qian yi 、yang qi de chuan shu 、dian jie ye de jin run yi ji Li2O2de cun chu 。yu yi MoS2@CTs（mo liu que wei de MoS2wei qiu ）wei yang qi dian ji de li yang qi dian chi xiang bi ,yi Def-MoS2@CTswei yang qi dian ji de dian chi zhan shi le jiao di de guo dian shi 、jiao wen ding de xun huan neng li yi ji geng jia you yi de ke ni xing 。shi yan he li lun ji suan jie guo jun di gong le jiang you li de zheng ju ,biao ming liu que wei de yin ru hui ying xiang MoS2de cui hua huo xing he Li2O2de xing mao ji fen bu 。wo men ji er tui ce le yi MoS2@CTshe Def-MoS2@CTszuo wei yang qi dian ji de dian chi cui hua ji li ,bing jie shi le ying xiang Li2O2cheng he de guan jian yin su 。zhe xie jie guo zai kai fa yang qi dian ji cai liao he li jie li yang qi dian chi de cui hua ji li fang mian you chong yao zuo yong 。3.xiu hua yin zuo wei shuang gong neng de yang hua hai yuan mei jie zai li yang qi dian chi zhong de yan jiu zai li yang qi dian chi zhong yin ru yang hua hai yuan mei jie （RM）ke yi cu jin Li2O2de gao xiao fen jie ,ran er ji hai yuan chuan suo xian xiang hui bu ke bi mian de qin shi jin shu li fu ji ,jiang di RMde li yong xiao lv ,dao zhi dian chi xun huan wen ding xing bian cha 。wo men shou ci jiang InBr3zuo wei yi chong shuang gong neng de RMyin ru dao li yang qi dian chi zhong 。zhe chong shuang gong neng te xing ti xian zai InBr3bu dan ke yi rong jie zai you ji dian jie zhi zhong zuo wei RMyou xiao de cu jin Li2O2fen jie ,er ju ji han you de In3+zai dian chi xun huan guo cheng zhong hai hui zai li fu ji biao mian xing cheng yi ge fu ge de Inji bao hu ceng 。gai bao hu ceng ji ke yi you xiao de bi mian Br3-dui jin shu li fu ji de jin gong ,huan jie hai yuan chuan suo wen ti ,ye ke yi gai shan jin shu li fu ji de jie mian wen ding xing ,yi zhi li zhi jing de chan sheng ,di gao dian chi de xun huan xing he an quan xing 。jie guo biao ming ,tong yi LiBrzuo wei RMde dian chi xiang bi ,yi InBr3zuo wei RMde li yang qi dian chi zhan xian le geng gao de chong fang dian xiao lv he geng wen ding de xun huan xing neng ,zhe jun gui gong yu InBr3de shuang gong neng zuo yong 。wo men ji dai zhe ge gong zuo ke yi wei wei lai li yang qi dian chi duo gong neng RMde yan fa di gong yi ge xin de fang xiang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自东北师范大学的孙桂儒，发表于刊物东北师范大学2019-07-08论文，是一篇关于锂氧气电池论文,催化剂论文,氧化还原媒介论文,过氧化锂论文,氧还原反应论文,氧析出反应论文,反应机理论文,东北师范大学2019-07-08论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自东北师范大学2019-07-08论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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