一、高性能廉价MH/Ni电池关键材料的探索（论文文献综述）
赵若鹏[1]（2021）在《高活性铂基和碳基催化剂的制备及其电催化性能研究》文中进行了进一步梳理当今社会,化石能源仍然是其主要的能源来源。但是化石能源有限的储量及其过渡使用造成的环境污染问题,迫使人们寻求新型的能源和探索高性能的能源储存或者转换设备。燃料电池和金属空气电池作为新型能源设备因其能量密度高、运行稳定、环境友好等优势已受到广泛的关注。以燃料电池为例,氧气还原反应（ORR）和甲醇氧化反应（MOR）作为燃料电池的关键组成反应,由于其自身迟缓的反应动力学限制了整个电池的性能。铂（Pt）催化剂是目前已知的具有高MOR活性和高ORR活性的电催化剂。但由于Pt的价格昂贵、储量稀少且电催化稳定性差等因素限制了上述能源设备的商业化应用。因此,设计新型、高电催化活性、价格低廉的催化剂意义重大。基于上述背景并结合当前的研究热点,本论文以降低电催化剂的成本,且提高其电催化活性和稳定性为目标开展了系列研究,包括特殊形貌的Pt基催化剂（研究内容一,研究内容二）,杂原子掺杂的碳基催化剂（研究内容三）,单原子催化剂（研究内容四）以及稀土磷酸盐催化剂（研究内容五）的设计、制备和电催化性能的研究。具体内容如下:（1）报道了一种新颖、简便和高效的合成方法制备了空心结构的铂-铜十四面体合金（Pt-Cu TNs）纳米粒子。通过此方法,能够精确控制Pt-Cu TNs壳厚度和Pt,Cu组分的含量比例。同时详细研究了 Pt-Cu TNs的形成机理。实验结果表明,Pt-Cu TNs具有比商用的铂催化剂更高的MOR电催化活性、稳定性和一氧化碳抗中毒能力。这主要是因为该催化剂具有较大的比表面积、丰富的活性位点以及金属组分之间的协同效应。（2）以氧化亚铜为模板,在室温条件下快速合成了空心结构的PtPdCu三元金属合金（PtPdCu HTOs）纳米粒子。由于PtPdCu HTOs的空心、多孔的结构特征及其三元金属的组分优势,在酸性介质中该催化剂具有比商用的Pt黑更高的氧还原电催化性能。（3）基于硬模板法制备了 B,N共掺杂的超薄碳纳米片（BN/C）。在碱性电解液中,该催化剂具有优秀的氧还原电催化性能。其ORR半波电位（E1/2）为0.8 V vs RHE,与商用的Pt/C催化剂相当,并具有较好的电催化稳定性及优秀的耐甲醇性能。该催化剂具有优秀的电催化性能主要是因为其比表面积大（1085 m2 g-1）、多级孔的结构以及B,N共掺杂的协同作用和丰富的活性位点。此外,基于BN/C+RuO2催化剂的锌-空气电池具有优异的电池性能（其开路电压约为1.36 V,峰值功率密度约为115 mW cm-2,优良的充放电稳定性（1000圈充放电14天））。基于BN/C+RuO2催化剂的柔性固态锌空气电池在不同弯折情况下也显示出优异的循环稳定性,有望应用于可穿戴器件。（4）在盐模板辅助下制备了锚定有Co单原子的内在连通的B,N共掺杂的碳管（CoN4/B,N-C tubes）。该碳管在碱性电解质中具有优秀的ORR电催化活性和稳定性（半波电位:0.87 V vs RHE,超过商用的Pt/C:0.84 V vs RHE,1000圈循环后其半波电位仅负向移动了 1 mV）。其优异的ORR性能主要归功于Co-N-C活性中心结构及B,N共掺杂碳活性中心的共同作用以及有助于传质的三维管状组装体结构和较大的比表面积。基于CoN4/B,N-C tubes+ RuO2的锌空气电池比Pt/C+RuO2的锌空气电池拥有更大的能量密度（125.0 mW cm-2）,更高的比容量（746.8 mA h gzn-1）和优异的循环稳定性。（5）合成了氮掺杂碳材料负载的磷酸镧（LaPO4-N/C）,并发现它是一类具有比商用Pt/C更优异的新型ORR催化剂。实验结果表明,其催化过程是LaPO4和N/C组分之间一个协同催化机理。LaPO4组分吸附和活化O2分子,经过二电子还原反应产生适量的HO2-物种。HO2-物种被快速传递给N/C,并进一步催化转化为OH-。这为设计和发展新型高效的非贵金属ORR催化剂提供了新思路。
杨金星[2]（2021）在《微波辅助水热合成LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米晶及其脱嵌锂机制》文中进行了进一步梳理LiFePO4具有较高的容量,低廉的价格,高的安全性以及环境友好等优点,被认为是最有应用前景的锂离子电池正极材料。但该材料存在较低的电子电导率,低的锂离子扩散速率和能量密度,以及低温性能不佳等问题,限制了其在锂离子动力电池领域的大范围应用。目前,研究人员大多采用溶剂热法合成高性能的LiFePO4纳米晶,但该方法由于产率低,成本高等原因,不适用于大规模生产。虽然传统的水热合成法具有成本低,产物粒径均一及形貌可控等优点,但合成样品的晶粒尺寸大,电化学性能不理想,同样无法用于工业化生产。因此,迫切需要开发一种低成本合成高性能LiFePO4纳米晶的水热合成方法。基于此,本文以LiFePO4为研究对象,在理解其形核生长机制的基础上,利用微波快速加热的优点,采用微波辅助水热法合成具有高性能的LiFePO4纳米晶,并系统研究了提高LiFePO4能量密度和低温电化学性能的方法,为推动水热法合成LiFePO4的产业化奠定基础。获得的主要结论有:（1）在深入理解LaMer形核生长的基础上,采用微波辅助水热法合成高性能LiFePO4纳米晶,将滤液中过量的锂源循环利用,降低了合成成本,并且产率达到了 1.3 mol L-1,比传统的水热法提高了 30%。利用两种LiOH合成的LiFePO4纳米晶具有相近的放电比容量和良好的循环稳定性。在3C（20 min充满电或放完电）倍率下充放电循环1000次后,样品的放电比容量为122mAhg-1,容量保持初始容量的88%。首次提出了 Li+离子在活性材料晶格中的迁移阻抗Rm,该参数对于了解锂离子电池电极材料的脱-嵌锂过程具有重要意义。（2）为了提高LiFePO4的能量密度,采用微波辅助水热法合成了LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体纳米晶。在0.1C的倍率下,LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体具有168 mAhg-1的放电比容量,并且能量密度达到了 625 Whkg-1,比LiFePO4（540Wh kg-1）的能量密度提高了 16%。原位电化学阻抗谱分析结果表明,通过合成LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体,可以有效缓解Mn3+的Jahn-Teller效应,提高固溶体中Li+离子的扩散速率,从而改善固溶体的电化学性能。LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体经过长循环测试后,电极活性物质与集流体之间的结合不紧密,导致电荷转移电阻Rct阻值增大,Li+离子的扩散系数降低,阻碍了 Li+离子的迁移,从而使LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体经过长循环测试后容量发生衰减。以Li4Ti5O12作为负极并组装成全电池,在10C（6 min充满电）的高倍率下,全电池的放电比容量达到了 118 mAhg-1,经过500次长循环测试后（1C）,其放电比容量为124 mAhg-1,保持初始容量的92.5%。全电池优异的电化学性能为LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体纳米晶的实用化奠定了基础。（3）为了探究采用微波辅助水热法合成LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体具有优异电化学性能的原因,使用微波水热法合成了具有相同晶体形貌的LiMn0.25Fe0.75PO4,LiMn0.5Fe0.5PO4和LiMn0.75Fe0.25PO4固溶体纳米晶,并对固溶体脱锂-嵌锂机理进行研究。电化学测试结果表明在三个固溶体中,LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体的放电比容量和能量密度最高,并且长循环稳定性最好。使用穆斯堡尔谱技术手段对碳包覆后的三个样品进行表征,LiMn0.5Fe0.5PO4/C的铁离子缺陷种类少,并且FeLi反位缺陷含量低,低的缺陷种类和缺陷浓度有利于Li+离子的迁移。使用原位XRD测试技术对三个固溶体样品的相变机制进行表征,结果表明具有相同形貌的三种固溶体样品表现出不同的脱锂-嵌锂机制。LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体在整个充放电的过程中表现为全程的单相转变,而另外两个固溶体样品发生了两相转变。单相转变的样品锂混溶间隙小,活化粒子数高。采用原位电化学阻抗谱技术和恒电流间歇滴定技术对三个固溶体样品中Li+离子的扩散动力学进行分析,LiMn0.5Fe0.5PO4样品的Rct值小于另外两个样品,并且具有最高的Li+离子扩散系数,因此LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体具有优异的电化学性能。（4）由于LiFePO4低温电化学性能不理想,限制了其大范围的应用。为提高LiFePO4低温电化学性能,将微波辅助水热法合成的LiFePO4纳米晶与碳纳米管复合,制备了三种不同比例的LiFePO4/CNT复合电极材料,并对复合电极材料的低温电化学性能进行系统研究。通过观察复合电极材料的表面和截面形貌,三个复合电极材料中,LiFePO4/CNT1.6具有最佳的碳纳米管用量。在复合电极材料中,碳纳米管起到导电网络的作用,并且LiFePO4/CNT1.6复合电极的表面电阻最小。低温电化学测试结果表明,LiFePO4/CNT1.6电极材料具有最优的低温性能,在-10℃时,10C倍率下的放电比容量为98mAhg-1,比未复合碳纳米管的电极材料容量提高了 29%。除此之外,LiFePO4/CNT1.6的长循环稳定性最好。温度降低,电极材料的界面电阻Reei、锂离子迁移电阻Rm以及电荷转移电阻Rct阻值均增大,Li+离子的扩散系数降低,阻碍了 Li+离子在电极活性物质晶格内部的迁移,从而导致了锂离子电池在低温条件下容量发生衰减。
赵旭[3]（2021）在《过渡金属电催化剂结构与性能调控的同步辐射研究》文中进行了进一步梳理电化学分解水是一种极具吸引力的制氢技术,它具有零碳排放、产品纯度高等优点。作为一个电化学反应,水电解的工作电压通常比理论值1.23 V大得多,为1.8～2.0V。因此需要采用高效的析氢/析氧反应（HER/OER）电催化剂,以有效地改善析氢/析氧反应缓慢的动力学过程,从而降低过电位,达到事半功倍的效果。目前,最先进的HER和OER电催化剂分别是Pt基材料和Ru或Ir的氧化物;但是它们的稀缺性和高成本使得它们难以被广泛应用。因此人们将目光锁定在了廉价且活性高的过渡金属催化剂以及非贵金属电催化剂（包括硫化物等过渡金属化合物）,并且对其进行了广泛的研究。本文主要利用温和的水热法制备了二维过渡金属材料以及二维碳氮材料催化剂,并且利用X射线吸收精细结构谱（XAFS）技术以精确的观察物质内部原子和核外电子的配位关系,进而明确材料结构和其性能的构效关系;利用同步辐射原位红外技术（SR-FTIR）对催化材料的反应过程进行实时观测,以此来明确反应过程中出现的新官能团和新中间体。通过材料制备,性能表征,理论计算三位一体的方式对材料进行精确的研究。本论文的研究内容分为以下部分:1.原位FTIR研究Ni-Fe MOF材料电催化性能的动力学过程通过对金属有机骨架（MOFs）中诱导晶格应变,可以使得催化剂获得良好的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）活性。晶格应变后的NiFe MOFs表现出很优异的质量活性,OER体系中,过电位在0.30 V时相对应的质量活性为2000 A gmetal-1,,ORR体系中,半坡电位为0.83 V时相对应的质量活性为500 A gmetal-1,是原始材料对应性能的50-100倍。该催化剂在100-200 mA cm-2的高电流密度下进行连续ORR/OER反应200 h后,仍能保持～97%的初始活性。采用operando SR-FTIR和XAFS谱学技术,发现对催化起着关键作用的是出现在Ni4+活性位点表面的一个超氧化物中间体*OOH。2.原位FTIR研究无金属碳基材料析氧性能的动力学过程设计出了一种含有非金属配位体amino-HNC单位点的催化剂材料,该材料以非金属*O-C作为活性中心与氨基配体结合。作为酸性介质中高效的析氧反应（OER）电催化剂,amino-HNC催化剂在0.5 M H2SO4环境中,10mA cm-2时的氧化过电位可以达到很低的281 mV,稳定性可以在100h后仍保持初始的98%。利用operando同步红外光谱技术,在酸性介质中amino-HNC电催化剂上观察到一种重要的结构演化,即*O中间体吸附在活性H2N-C=C上形成了 H2N-（*O-C）-C。此外,理论计算表明,氨基自由基对C=C sp2电子结构的优化可以有效降低*O中间体在H2N-C=C基团上的动力学生成势垒,从而实现了优异的酸性析氧催化作用。3.XAFS研究Co基化合物在碱性环境中析氧性能的动力学过程制备出一种亲电子能力很强的钴基氢氧化物（CoOOH）纳米片,且通过掺杂价态较高的过渡金属离子（阳离子Mn4+）作为活性位点,大大促进了质子-电子之间的传输动力学,使得水分解析氧过程较高电势电阻降低50%以上的。所合成的Mn掺杂CoOOH纳米片在在10 mA cm-2时具有较低的过电位（255 mV）和较低的Tafel斜率（38 mV dec-1）。XAFS谱学技术和第一性原理计算表明,具有未配对3 d3构型的高价Mn4+离子可以从Co活性位中提取局域电子,使得OH的吸附自由能降低了 0.7 eV,从而实现了高效的氧析出作用。
李嘉玄[4]（2021）在《La/Y比对A2B7型La-Y-Ni储氢合金结构和性能的影响及容量衰减机理研究》文中进行了进一步梳理本文采用粉末烧结[A2B4]和[AB5]型前驱体合金制备了不同La/Y比的（La,Y）-2Ni7储氢合金,较为系统地研究了La/Y对A2B7型La-Y-Ni系储氢合金相结构和性能的影响以及合金容量衰减机理和规律。XRD和SEM结果分析表明,所有合金仅包含具有不同丰度的Ce2Ni7型（2H-A2B7）相和Gd2Co7型（3R-A2B7）两相。随着Y/La比的增加,两相的晶胞体积逐渐减少,3R-A2B7型相丰度增加,2H-A2B7型相丰度逐渐减少。合金储氢量随着Y/La比的增加逐渐增大,吸/放氢平台压逐渐升高。合金电极倍率放电能力随着Y/La比的增加而增加,氢扩散系数D0表现出相同的变化趋势。电化学反应动力学由氢在合金中的扩散速率控制。随着合金组成中Y/La比值增大,电化学循环稳定性逐渐降低,电化学放电容量衰减的主要因素是合金的粉化和腐蚀现象。合金气态吸/放氢循环后的容量衰减规律与电化学循环的容量衰减情况相反,非晶化现象是合金储氢容量衰减的主要原因。Y元素可以有效抑制合金在循环过程中的氢致非晶化,随Y/La比的增大,合金的非晶化程度逐渐降低。合金的储氢容量的衰减速率随着吸/放氢循环周数的增加逐渐下降。在循环初期,颗粒粉化速度较快,容量快速下降。随着循环过程的进行,合金颗粒粉化的程度减弱,合金容量衰减速度降低。
牛淑文[5]（2021）在《过渡金属基纳米材料的理性设计与电催化水分解性能研究》文中指出能源短缺和环境污染是当今人类社会发展所面临的两大挑战。开发新型的清洁能源对于国家的可持续发展至关重要。氢气是一种能量密度高,燃烧产物无污染的清洁能源,是未来非常具有前景的能源载体。电化学水分解产氢（Hydrogen evolutionreaction,HER）是利用电能作为能量驱动,从水中提取氢气。但是目前电化学水分解产氢在工业上的占比依然较少,主要的瓶颈之一是高昂的生产成本问题。而解决这一问题的主要途径依赖于高效廉价的产氢催化剂的开发,高效催化剂的使用可以大大降低产氢过程中的能耗,从而降低生产成本。在国家大力发展氢能的战略背景下,开发高效,廉价的电化学水分解产氢催化剂具有重大的战略意义。催化剂的表界面是发生催化反应的主要场所,表界面处的几何结构和电子结构对于催化性能具有重要的影响。因此发展精准的表界面调控方法对于高效催化剂的开发至关重要。本文旨在设计价格低廉、高效的过渡金属基电化学水分解产氢催化剂。发展了界面工程、异质原子掺杂、空位工程、局域配位环境调控等表界面调控手段,合成了多种高效的催化剂。同时利用精细结构表征技术,研究了调控方式与材料几何结构以及电子结构的关系。进一步电化学测试方法结合第一性原理计算深入研究了表界面电子结构和催化活性之间的关系,为高效催化剂的设计提供可行性思路。论文的主要内容如下:第1章:简要介绍了过渡金属基电化学水分解催化剂的研究进展。第2章:尽管Ni3N具有比较好的H的脱附行为,由于其高的未占据轨道大大限制了其水分解的动力学,因此其碱性条件下HER性能差。针对这一问题,我们通过合适的界面工程赋予Ni3N优异的碱性HER性能。优化的Ni3N/MoO2界面催化体系具有非常小的产氢过电势,在10mAcm-2的电流密度下,过电位仅为21 mV。密度泛函理论（Density functional theory,DFT）计算表明,MoO2具有低的未占据态轨道能够促进水解离动力学,而H的脱附在Ni3N上进行。通过这种高效的协同催化作用,促进了H2的产生。这为理解和设计界面体系从而合理优化HER催化剂等提供了一个有效的路径。第3章:由于固有电子结构的差异,低成本钴基磷化物的产氢性能与贵金属基催化剂相差甚远。实现最大催化性能的最可行策略是将最少的贵金属整合到钴基磷化物中。然而,对于按需功能的偶合位点的精确控制并揭示它们在催化中的潜在相互作用探索较少,并且在技术上具有挑战性。我们发展了阴离子缺陷的策略来精确控制CoP2上贵金属的锚定位点,以实现最大的催化性能。精细的结构表征表明,Ru单原子（Ru-SAs）与阴离子空位位点特异性结合,并且极大地调节了中心Co位点的配位环境和电子结构。理论计算表明,引入的Ru-SAs不仅可以独特地调节本征Co位的未占据态d轨道密度和能级,以增强其对于水的吸附和活化能力,而且其本身还可以作为促进水活化和产氢的有效促进剂。阴离子缺陷型CoP2负载的Ru单原子催化剂（Ru-SA/Pv-CoP2）在10 mA cm-2的电流密度下表现出极小的产氢过电势,仅为6mV。并且,在50mV的过电势下,其质量活性比基准Pt/C催化剂高44.2倍。更重要的是,我们证明了由阴离子缺陷锚定的贵金属单原子引起的轨道调控策略也可以增强Pt-SA/Pv-CoP2的碱性HER活性,这为合理设计具有最大催化活性的HER催化剂提供了新的视角。第4章:电催化水分解作为产生氢气的一种环保方法,引起了全世界的关注。但是,昂贵的催化剂和低的能量转化效率抑制了它的广泛应用,这主要是由于缓慢的阳极半反应,即O2析出反应（Oxygen evolution reaction,OER）,其产物O2的价值不高。相比于从纯水中提取氢气,从生物质衍生物（例如尿素,葡萄糖,甲醇,乙醇等）溶液中电解产生H2在热力学上更加有利。但是挑战在于缺乏廉价有效的同时具备高效产氢和生物质衍生物氧化活性的双功能催化剂。我们用Ni3N/MoO2纳米片作为双功能催化剂,成功实现了从含有生物质衍生物的废水中提取氢气,大大降低了 H2产生的总体能量消耗。实际上,与在纯水中提取H2相比,在葡萄糖溶液中提取H2所需要的电压大大降低,仅为1.20 V。我们的结果证明了 Ni3N/MoO2纳米片作为可以作为从生物质衍生物中高效提取氢气的双功能催化剂,有望实现具有低成本效益和节能的氢气生产。
宁凡迪[6]（2021）在《高比功率质子交换膜燃料电池关键材料与技术研究》文中研究指明质子交换膜燃料电池和现有的电源技术（锂离子电池,镍氢电池,锌离子电池等）相比,在安全性,电网的兼容能力,使用寿命等方面都具有较大的优势。但是,燃料电池的比功率与上述提及的电源技术相比,却处于较低的水平。较低的比功率意味着在同等功率输出下,燃料电池需要更大的质量和体积。较低的比功率极大的限制了质子交换膜燃料电池的应用场景。因此,我们从提高功率密度,减小质量/体积两个方面入手解决这一问题。1)提出并成功制备了一种满足质子传导需求的锥形有序质子导体阵列Nafion膜。并通过磁控溅射负载Pt纳米颗粒,喷涂负载石墨烯纳米片,首次构筑了完整的“三相界面”,即传质,电子,质子的传导。并经过一系列的优化,锥形Nafion阵列PEMFC（H2-O2,80℃）的峰值功率密度高达1.24 W cm-2。2)进一步,我们提出了一种通过减小有序质子导体阵列尺寸,提高电池性能的策略。通过尺寸调控,首次制备了纳米尺寸的有序质子导体阵列。有序质子导体阵列（D40）直径仅为40nm,密度可达2.7×1010/cm2,几何比表面积为51.5cm2/cm2,是无阵列Nafion膜的51.5倍。采用D40的PEMFC（H2-O2,80℃）峰值功率密度进一步提升至1.47 W cm-2。3)燃料电池阴极一侧的氧还原反应是限制燃料电池性能的关键反应。我们探索了另外一种“纳米压印”的制备方法,为双侧阵列的制备提供了解决方案。双侧阵列的形貌和尺寸均可以通过模板的更换进行调整。双侧有序质子导体阵列有望进一步降低催化剂载量,并提高燃料电池性能。4)我们以打孔的石墨烯膜和碳纳米管膜复合膜为基底,通过简单的抽滤制备了一种轻薄的,高导电和导热热的扩散层。该该扩散层的厚度仅为75μm,远小于商业碳纸的厚度（190μm）,大幅度降低了扩散层的厚度。更重要的是,该扩散层的方块电阻低至0.11 Ω sq-1,仅仅是商业碳纸的1/18。在自呼吸电池测试中（25℃,常压）,该碳纸显示出了高达172.2mW cm-2的峰值功率密度。5)为了降低双极板的质量和体积,我们制备了一种一体化的,轻质的,超薄的塑料双极板。这种塑料双极板的材料是聚甲氧基硅烷（PDMS）,流场区域尺寸为5×10 cm的流场板厚度仅为0.7 mm,重量仅为3.35 g。该流场板能够极大程度的降低了电池整体的质量和体积。
修陆洋[7]（2021）在《Mxene的介尺度三维织构及电解水性能研究》文中认为氢能是人类社会未来的终极能源,将氢能纳入未来能源体系是人类摆脱化石能源依赖实现可持续发展的关键。电解水制氢是目前最环保、产氢纯度最高的制氢方式,然而工业电解水制氢多在强酸、强碱环境下进行,酸碱污染、设备腐蚀问题严重,对淡水资源依赖程度高,难以在淡水资源匮乏地区广泛普及。海水资源储量丰富（约13.7万亿立方米）,是潜在的氢能资源宝库。我国海洋面积约300万平方公里,因此适用于复杂离子环境的海水电解制氢技术对于我国氢能经济发展、海洋资源开发利用、保障国家能源安全、缓解淡水资源危机具有重大的战略意义。MXene作为一种新型高导电二维纳米材料,凭借自身优异的表面化学活性和亲水性等优势,在催化领域展现出巨大应用潜力。但由于二维片层结构的纳米材料极易发生沿基面方向的不可逆堆叠,极大限制了其本征电化学活性与器件性能的发挥与提升。针对以上问题,本文利用超声喷雾热解技术强化调控MXene气溶胶的三维织构行为与孔隙界面结构性质,在保证MXene自身优异性质的前提下,耦合原位负载、离子交换、界面重构等化学过程,建立了一类抗团聚3D MXene基电化学功能材料的通用合成技术平台,创制了性能优异的碱性全电解水以及全pH范围、海水析氢催化剂。首先基于超声喷雾热解技术实现对MXene前驱体在气溶胶中分布之空间尺度与亚结构重排之时间尺度的精细调控,以及对MXene及其衍生结构的三维空间织构行为与孔隙、界面结构性质的精细调控,所得抗团聚3D MXene粉末具有优异的抗压性能和再分散能力,进一步揭示了 3D MXene的结构位阻效应对其抗团聚行为的影响机制。随后结合原位负载、离子交换、界面重构等方式,成功实现3D MXene与性质各异的电化学活性材料的原位耦合与新型纳米结构的创制,建立了一类组成、结构可控的兼具纳米结构高本征活性与优异抗团聚性能的电化学功能材料的通用合成技术平台。基于抗团聚3D MXene与CoP纳米结构的原位化学耦合效应,提出了一种具有高比表、抗团聚的CoP@3D MXene碱性全电解水催化剂的制备新策略。通过两者之间的化学耦合与电子协同效应诱导催化活性位均匀稳定分散,3D MXene开放的三维结构为催化反应提供了高效反应活性相界面,提高了催化剂的本征催化活性和质荷传输能力。进一步探究了催化活性位在反应过程中的本征反应转化机制。所得催化剂展现出优于贵金属组合的全电解水催化性能,仅需1.565 V的全电解水分解电压,即可在100 mA cm-2的大电流密度下稳定工作150 h,将其与光伏系统联用可实现太阳能直接向氢能的高效转化。基于多重中空 3D MXene（multilevel hollow-3D MXene,mh-3D MXene）与超小 Pt纳米晶之间的电子、结构化学耦合作用,提出了一种低成本高性能的全pH范围、海水析氢催化剂的制备新策略。通过降低铂纳米晶的尺度在大幅降低材料成本的同时极大提高了 Pt的本征反应活性和原子利用率。探究了铂与不同载体之间电子、结构协同效应与其催化性能之间的构效关系规律,从分子原子水平上揭示了两者耦合对铂的电子、能带结构的调变以及反应活性中间体的吸附转化动力学行为影响。该催化剂仅需商业铂碳13%的Pt用量,在全pH范围内的质量比活性可达商业铂碳的10-20倍,能够在10 mA cm-2的电流密度下稳定工作超450 h。在海水中可稳定工作250 h以上,表现出远优于商业铂碳和目前报道的海水析氢催化剂的催化性能,在全pH范围与海水析氢中展现出巨大的应用潜力。
魏勃[8]（2020）在《La、Ce比例调整及工艺变化对AB5型储氢合金结构及电化学性能的影响》文中研究表明随着环保意识的日渐提升,人们越来越重视氢能的开发与利用。在氢能的发展应用中,研究和开发性能优异的储氢材料十分关键。本文以商业化的AB5型储氢合金为研究对象,在AB5型储氢合金的主要组成元素中,Pr、Nd价格高昂且不断上涨,为了提升储氢合金产品性价比,采用感应熔炼法制备了(La1-xCex)（Ni Co Mn Al）5.5（x=0,0.25,0.50,0.75）、(La0.75Ce0.25)（Ni Co Mn Al）x（x=4.96,5.06,5.16,5.26）两个系列的合金。通过XRD、半电池测试系统等检测方式,分别研究合金的晶体结构、活化性能、放电容量、循环寿命以及高倍率放电性能。本文研究了熔炼工艺与热处理工艺制度,最终形成具有高性价比的产品。研究结果表明,Ce完全替代Pr Nd后,经过La和Ce的比例的调整研究,发现综合性能较有优势的是(La0.75Ce0.25)（Ni Co Mn Al）5.5。以(La0.75Ce0.25)（Ni Co Mn Al）5.5合金为研究对象,研究了热处理工艺对合金结构与性能的影响,结果发现热处理温度为1050℃,保温时间为10h的样品综合性能最好,该合金循环200周后容量保持率达到79.51%。通过对不同化学计量比La0.75Ce0.25（Ni Co Mn Al）x（x=4.96,5.06,5.16,5.26）的研究,发现La0.75Ce0.25（Ni Co Mn Al）5.16综合性能较优。因此进一步探索该合金的热处理温度和时间对合金性能的影响,结果表明热处理温度为1000℃时间为8h的样品性能最优,容量达到328.6m Ah/g,循环200周容量保持率达到82.15%,5C倍率下HRD值为85.4%,均达到了市场客户的使用要求。对不同熔炼工艺得到的La0.75Ce0.25（Ni Co Mn Al）5.16合金进一步探索,研究熔炼工艺对合金的影响。结果表明热处理工艺为950℃保温6h的样品,铸锭态合金最大容量达到326.5m Ah/g,循环200周后放电容量为255.05 m Ah/g,快淬态合金最大容量322.9m Ah/g,循环200周后放电容量为259.95 m Ah/g。铸锭态合金高倍率放电容量优于快淬态合金。综合考虑,该成分配比下,铸锭态合金容量、倍率都有优势,寿命也能满足客户需求。
陈玥晗[9]（2020）在《离子传导强化的非贵金属催化剂及其燃料电池研究》文中认为燃料电池（fuelcell）具有对环境友好、能量转换率高、适用领域广泛等优点,在当今新能源发展的趋势下燃料电池的发展受到了广泛的关注。燃料电池的性能取决于阴极和阳极催化剂的性能,其中阴极的氧还原反应（ORR）动力学性能是决定燃料电池功率密度的重要因素。传统燃料电池使用碳载铂（Pt/C）作为阴极催化剂,这是因为Pt具有优异的ORR催化性能及良好的稳定性。但作为贵金属,铂价格昂贵且资源稀缺,这使得Pt/C难以大规模应用,限制了燃料电池产业的发展。因此开发具有高催化活性的非贵金属催化剂对燃料电池的普及具有极为重要的意义。直接硼氢化钠燃料电池（DBFC）是一种电动势高,无需贵金属作为催化剂的高能量密度碱性燃料电池,但较大的电极极化导致电池能量密度难以提高。本文以DBFC作为主要研究系统,深入研究催化剂活性位的构建及其离子传导强化对催化剂及其燃料电池性能的影响。多孔碳材料具有比传统碳载体更大的比表面积,具备担载更多电催化活性位的能力。多孔碳中活性位的原位合成是强化其弥散、均匀分布,进而提高燃料电池电极性能的有效方法之一。吡咯氮在碳化过程中转变为具有催化活性的吡啶氮,吡咯与过渡金属配位化合物可用于形成催化作用更强的活性位M-Nx,因此吡咯是合成高性能ORR催化剂氮源的理想候选。本研究以葡萄糖为碳源、吡咯为氮源、硝酸钴为过渡金属源,加入碳酸钙为模板合成了高性能非贵金属多孔催化剂,通过恒电流放电、循环伏安、旋转圆盘电极以及交流阻抗谱等电化学测试方法,结合场发射扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、核磁共振光谱（NMR）、X射线光电子能谱（XPS）、近边X射线吸收精细结构（XANES）等材料表征与分析方法,深入研究催化剂活性位结构及其构效关系。研究结果表明,吡咯与硝酸钴摩尔比显着影响催化剂的催化活性。吡咯与硝酸钴的摩尔比为2:1时,无论是酸性环境还是碱性环境,催化剂都表现出较高的起始还原电位和峰电流密度。催化活性位的研究表明,在催化剂前驱体中Co以二价钴的形式存在,活性中心前驱结构由两个氮和一个钴原子形成N-Co-N键合。在吡咯聚合过程中,催化活性中心前驱结构同步形成,得到钴原子连接两条聚吡咯长链的双链结构,该结构在煅烧过程中促进了吡啶氮和Co-Nx的形成。以此为阴极催化剂的DBFC常温下最高功率密度达到230 mW·cm-2,接近以28.6wt%Pt/C为阴极催化剂的电池性能。要高效率利用多孔催化剂丰富的活性位,良好的传质条件是必要的。传统多孔催化剂的孔内传质阻力较大,特别是孔内离子难以有效传导,导致电极反应的活性位利用率低下,电极过电位增大。强化阴极催化剂的离子传导能力是降低阴极极化的有效手段之一。将阳离子交换树脂（Nafion）真空灌注于多孔催化剂的内孔道可强化阳离子传导,以此提高活性位利用率。得到的产物通过球磨粉碎,得到外表面无树脂覆盖的催化剂粒子,以避免树脂对粒子外表面覆盖对电子导电性的影响。结果表明,经过真空灌注和球磨粉碎处理的阴极催化性能显着提高,室温下其DBFC功率密度达到近300 mW·cm-2,远远超过28.6wt.%Pt/C催化剂的性能。研究发现,离子交换树脂调控电极层的离子传导可显着减少燃料电池的电极极化。DBFC的阳极反应是较为特殊的全阴离子电化学反应,阳极催化剂层中阴离子交换树脂的加入有助于传导硼氢酸根离子（BH4-）和氢氧根离子（OH-）,强化阳极反应进行,同时将生成的偏硼酸根离子（BO2-）及时排出,从而降低了阳极极化。在阴极催化层中,阳离子交换树脂（Nafion）用于传导钠离子（Na+）,阴离子交换树脂用于将反应生成的氢氧根离子（OH-）及时排出,防止碱液在阴极累积,降低了阴极极化。同时阴离子交换树脂可以局域化2电子ORR反应的HO2-,促进间接4电子反应,增加阴极催化剂的催化性能。结果表明,分别在DBFC的阳极催化剂层和阴极催化剂层加入D201大孔强碱性阴离子交换树脂的DBFC开路电压达到了1.08 V,最高功率密度达到了 420 mW·cm-2,DBFC的性能得到显着提高。离子交换树脂调控离子传导的作用同样适用于其他燃料电池,如直接肼燃料电池（DHFC）。阴极加入阴离子交换树脂和阳离子交换树脂,阳极加入阴离子交换树脂使DHFC室温功率密度提高23%,达到320mW·cm-2,再次证明了离子交换树脂调控离子传导对燃料电池性能提高的重要性。
杨柳[10]（2020）在《非贵金属电催化剂的制备及性能研究》文中认为随着经济飞快发展,化石能源枯竭和环境恶化是人类本世纪面临的重大难题。科研人员一直致力于开发新型、绿色环保的清洁能源从源头上解决目前面临的严重能源与环境问题。燃料电池、锌-空气电池、电解水等被看做是有发展前景的能量转化、储存装置。当前上述装置所涉及的电化学反应大多都需要贵金属（Pt、RuO2、IrO2等）作为催化剂,高昂的催化剂成本限制了相应器件的快速发展。为此,研发非贵金属电催化剂取代贵金属催化剂是需要迫切解决的重要问题之一。本论文主要开展了非贵金属催化剂（包括Fe、Co、Ni、Cu等）的合成和调控研究,并更深地探究了制备的电催化剂在氧气还原反应（ORR）、氧气析出反应（OER）和氢气析出反应（HER）中的应用。主要内容和创新点为:一、采用表面活性剂辅助方法合成了单原子铁催化剂（标记为SA-Fe/NG）。在酸性介质中,SA-Fe/NG的半波电势仅比20 wt%Pt/C低30 mV,而在碱性介质中则比20 wt%Pt/C高30 mV。基于SA-Fe/NG催化剂组装的质子交换膜燃料电池表现出823 mW cm-2的高功率密度。实验表征和密度泛函理论（DFT）结合揭示SA-Fe/NG高ORR活性起源是来自Fe-吡咯-N物种。二、采用表面活性剂辅助方法合成了单原子钴分散在氮掺杂石墨纳米片上的电催化剂（标记为CoN4/NG）。CoN4/NG催化剂表现出出色的电催化活性,ORR的半波电势为0.87 V（相对于RHE）,对于OER,达到10 mA cm-2仅需要380 mV的过电势。此外,以CoN4/NG催化剂作为空气电极的液态锌-空气电池和柔性锌-空气电池均表现出优异的充放电性能、大的功率密度和长效的稳定性。三、采用表面活性剂辅助方法合成了单原子铜（标记为SA-Cu/NG）电催化剂。在碱性溶液中,该催化剂的ORR催化性能中优于20 wt%Pt/C。实验和DFT计算共同证实,SA-Cu/NG的原子级构型是嵌入石墨烯基底中单核铜离子配位的两个氮原子和两个碳原子（Cu-N2C2）。DFT揭示碱性ORR过程中Cu-N2C2表面活性位会发生重构,该过程是由原子氧（O*）中间体在Cu-C位上的动态吸附引起的（标记为Cu-N2C2-O）。氧重构Cu-N2C2-O结构是真正的ORR碱性活性物种。四、通过一维/二维（1D/2D）混合策略合成了 Co,N共掺杂的碳纳米管/石墨烯异结构双功能ORR和HER催化剂（标记为Co/NCNT/NG）。Co/NCNT/NG异质结构催化剂显示出0.85 V的ORR半波电位（相对于RHE）,对于酸性HER,在电流密度为10 mA/cm2时,过电势为123 mV。Co/NCNT/NG催化剂的优异性能归因于独特的1D/2D碳纳米管/石墨烯异质结构,其中1D和2D结构分别为HER和ORR提供不同的催化活性位点（包括金属Co,CoNx,N-C）。五、以花生壳为前驱体并加入少量铁盐和镍盐作为非贵金属源,成功合成了 FeNi合金和氮共掺杂的多孔碳（FeNi-NC）电催化剂。该催化剂显示出与20 wt%Pt/C相近的ORR电催化活性。与此同时,它还具有令人满意的OER性能。进一步,以FeNi-NC作为氧电极的自制锌-空气电池具有出色的充放电性能和长久的循环稳定性,优于20 wt%Pt/C+IrO2基电池。六、在泡沫镍上生长垂直的CoTe和NiTe纳米阵列（标记为CoTeNR/NF和NiTeNR/NF）作为双效OER和HER电催化剂。在碱性条件下,CoTeNR/NF催化剂不仅具有出色的OER性能（在100 mA/cm2下,过电势为350 mV）,而且还具有优异的HER活性（在10mA/cm2下,过电势为202 mV）。我们还将实验结果和DFT结合,发现真正的OER活性位点来自原位生成的β-CoOOH（1014）物种,这成功地阐明了金属碲化物真实活性位的瓶颈难题。
二、高性能廉价MH/Ni电池关键材料的探索（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高性能廉价MH/Ni电池关键材料的探索（论文提纲范文）
（1）高活性铂基和碳基催化剂的制备及其电催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本课题研究背景及研究意义 |
| 1.2 新型能源转换/储能设备 |
| 1.2.1 燃料电池 |
| 1.2.2 金属空气电池 |
| 1.3 电催化剂 |
| 1.3.1 甲醇氧化(MOR)电催化剂 |
| 1.3.2 氧气还原(ORR)电催化剂 |
| 1.4 本课题研究目标和主要研究内容 |
| 1.4.1 课题研究目标 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.5 课题来源 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 空心Pt-Cu十四面体合金的合成及其甲醇氧化电催化性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验 |
| 2.2.1 试剂和药品 |
| 2.2.2 氧化亚铜(Cu_2O)十四面体的制备 |
| 2.2.3 空心Pt-Cu十四面体合金(Pt-Cu TNs)的制备 |
| 2.2.4 物理表征 |
| 2.2.5 电化学测试 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 Pt-Cu TNs的物理表征 |
| 2.3.2 Pt-Cu TNs的形成机理 |
| 2.3.3 Pt-Cu TNs的电催化性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 室温下快速合成空心的PtPdCu八面体合金应用于酸性氧还原电催化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 试剂和药品 |
| 3.2.2 氯钯酸溶液的制备 |
| 3.2.3 氧化亚铜(Cu_2O)八面体的制备 |
| 3.2.4 空心的PtPdCu八面体合金(PtPdCu HTOs)和空心的PtCu八面体合金(PtCu HTOs)的制备 |
| 3.2.5 物理表征 |
| 3.2.6 电化学测试 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 PtPdCu HTOs的物理表征 |
| 3.3.2 PtPdCu HTOs的形成机理 |
| 3.3.3 PtPdCu HTOs的电催化性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 硼氮共掺杂的超薄碳纳米片用于可充电锌-空气电池中的氧还原反应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂和药品 |
| 4.2.2 B,N共掺杂的超薄碳片(BN/C)的制备 |
| 4.2.3 硼掺杂的碳片(B/C)和氮掺杂的碳片(N/C)的制备 |
| 4.2.4 物理表征 |
| 4.2.5 电化学测试 |
| 4.2.6 液态锌空气电池的组装 |
| 4.2.7 固态锌空气电池的组装 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 BN/C的物理表征 |
| 4.3.2 BN/C的电催化性能 |
| 4.3.3 锌空电池的性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 CoN_4/B,N-C纳米管用于可充电锌空气电池中的氧还原反应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试剂和药品 |
| 5.2.2 CoN_4/B,N-C纳米管的制备 |
| 5.2.3 物理表征 |
| 5.2.4 电化学测试 |
| 5.2.5 锌空气电池的组装 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 CoN_4/B,N-C纳米管的物理表征 |
| 5.3.2 CoN_4/B,N-C纳米管的电催化性能 |
| 5.3.3 锌空电池的性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 氮掺杂碳材料负载的磷酸镧作为高活性的氧还原电催化剂 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 试剂和药品 |
| 6.2.2 LaPO_4-N/C的制备 |
| 6.2.3 碳片负载的磷酸镧(LaPO_4/C)和氮掺杂碳(N/C)的制备 |
| 6.2.4 物理表征 |
| 6.2.5 电化学测试 |
| 6.2.6 液态锌空气电池的组装 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 LaPO_4-N/C的的物理表征 |
| 6.3.2 LaPO_4-N/C的电催化性能 |
| 6.3.3 LaPO_4-N/C的ORR机理研究 |
| 6.3.4 锌空电池的性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
（2）微波辅助水热合成LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米晶及其脱嵌锂机制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 锂离子电池概述 |
| 1.1.1 锂离子电池的发展史 |
| 1.1.2 锂离子电池的构成及工作原理 |
| 1.1.3 锂离子电池的优缺点 |
| 1.2 锂离子电池组成的关键材料 |
| 1.2.1 常见的锂离子电池负极材料 |
| 1.2.2 电解质 |
| 1.2.3 隔膜 |
| 1.2.4 常见的锂离子电池正极材料 |
| 1.3 锂离子电池正极材料LiFePO_4的研究现状 |
| 1.3.1 LiFePO_4的制备 |
| 1.3.2 LiFePO_4的低温性能研究 |
| 1.3.3 LiFePO_4的充放电机制研究 |
| 1.3.4 LiFePO_4的高性能化方法 |
| 1.4 本论文的选题背景和主要研究工作 |
| 第2章 LiFePO_4纳米晶的微波水热合成及室温电化学性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 LiFePO_4的合成 |
| 2.2.2 锂源的回收 |
| 2.2.3 LiFePO_4/C的制备 |
| 2.2.4 样品的表征 |
| 2.2.5 LiFePO_4/C的电化学性能表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 LiFePO_4纳米晶的水热合成 |
| 2.3.2 LiFePO_4纳米晶的取向和形貌表征 |
| 2.3.3 LiFePO_4纳米晶的电化学性能表征 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4固溶体的微波水热合成及室温电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4固溶体的制备 |
| 3.2.2 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4/C的制备 |
| 3.2.3 样品的表征 |
| 3.2.4 电池的组装及电化学性能表征 |
| 3.2.5 全电池的组装及电化学性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4固溶体的结构与微观形貌 |
| 3.3.2 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4固溶体的电化学性能表征 |
| 3.3.3 LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4的长循环容量衰减机理研究 |
| 3.3.4 基于LiMn_(0.5)Fe_(0.5)PO_4全电池的电化学性能表征 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的脱嵌锂机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的合成 |
| 4.2.2 LiMn_xFe_(1-)PO_4的形貌与结构表征 |
| 4.2.3 LiMn_xFe_(1-x)PO_4的电化学性能表征 |
| 4.2.4 LiMn_xFe_(1-x)PO_4的原位电化学阻抗谱表征 |
| 4.2.5 LiMn_xFe_(1-x)PO_4的恒电流间歇滴定表征 |
| 4.2.6 LiMn_xFe_(1-x)PO_4的原位XRD表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 LiMnFe_(1-x)PO_4固溶体的微观形貌与结构表征 |
| 4.3.2 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的电化学性能表征 |
| 4.3.3 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的缺陷表征 |
| 4.3.4 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的脱-嵌锂机理研究 |
| 4.3.5 LiMn_xFe_(1-x)PO_4固溶体的锂离子扩散动力学表征 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 微波水热法合成LiFePO_4纳米晶的低温性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 LiFePO_4的制备 |
| 5.2.2 LiFePO_4与碳纳米管的复合 |
| 5.2.3 样品的表征 |
| 5.2.4 LiFePO_4与碳纳米管复合电极材料的电化学性能表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 LiFePO_4/CNT复合电极的微观形貌表征 |
| 5.3.2 LiFePO_4/CNT的低温电化学性能表征 |
| 5.3.3 LiFePO_4/CNT的低温容量衰减机理研究 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 论文结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 作者简介 |
（3）过渡金属电催化剂结构与性能调控的同步辐射研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电催化分解水的研究背景和意义 |
| 1.2.1 电解水的基本原理 |
| 1.2.2 电解水体系的研究现状 |
| 1.2.3 电催化体系评价指标 |
| 1.3 催化剂常用合成方法 |
| 1.4 提高电解水催化剂活性途径 |
| 1.5 本论文的选题背景和主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 基本原理和测量技术 |
| 2.1 电化学分析 |
| 2.1.1 电化学分析基本原理 |
| 2.1.2 电化学分析测量技术 |
| 2.2 同步辐射傅里叶红外光谱 |
| 2.2.1 FTIR基本原理 |
| 2.2.2 FTIR测量技术 |
| 2.3 同步辐射X射线吸收精细结构谱 |
| 2.3.1 XAFS基本原理 |
| 2.3.2 XAFS测量技术 |
| 参考文献 |
| 第3章 原位FTIR研究Ni-Fe MOF材料电催化性能的动力学过程 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品的制备及形貌结构表征 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 形貌表征 |
| 3.3 产氧和氧还原电化学性能研究 |
| 3.3.1 ORR性能表征 |
| 3.3.2 OER性能表征 |
| 3.4 氧还原的动力学研究 |
| 3.5 基于同步辐射技术对催化剂结构的分析 |
| 3.5.1 XAFS测试 |
| 3.5.2 Operando SR-FTIR测试 |
| 3.5.3 理论计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 原位FTIR研究无金属碳基材料析氧性能的动力学过程 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 形貌表征 |
| 4.3 电化学性能研究 |
| 4.4 利用SR-FTIR技术对催化剂电解水的动力学研究 |
| 4.5 理论计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 XAFS研究Co基化合物在碱性环境中析氧性能的动力学过程 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品的制备及形貌结构表征 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 形貌表征 |
| 5.3 电化学性能研究 |
| 5.4 利用同步辐射技术对催化剂结构的分析 |
| 5.4.1 XANES谱 |
| 5.4.2 EPR谱 |
| 5.5 理论计算 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）La/Y比对A2B7型La-Y-Ni储氢合金结构和性能的影响及容量衰减机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 储氢合金基本理论 |
| 1.2.1 储氢合金的电化学储氢机理 |
| 1.2.2 储氢合金的气-固储氢机理 |
| 1.3 储氢合金的分类 |
| 1.3.1 Mg系储氢合金 |
| 1.3.2 Ti系储氢合金 |
| 1.3.3 Zr系储氢合金 |
| 1.3.4 V系储氢合金 |
| 1.3.5 AB_5型稀土储氢合金 |
| 1.4 稀土系超晶格结构储氢合金的研究现状及进展 |
| 1.4.1 La-Mg-Ni系储氢合金的研究现状 |
| 1.4.2 A_2B_7型La-Mg-Ni储氢合金的研究进展 |
| 1.4.3 La-Y-Ni系储氢合金的研究现状 |
| 1.4.4 A_2B_7型La-Y-Ni储氢合金的研究进展 |
| 1.5 储氢合金容量衰减机制 |
| 1.6 本文选题依据及研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 合金组成设计及制备 |
| 2.1.1 合金组成设计 |
| 2.1.2 前驱体合金的制备和分析测试 |
| 2.1.3 目标合金的合成 |
| 2.2 目标合金化学成分及相结构分析 |
| 2.3 合金的吸/放氢性能测试 |
| 2.4 合金电极的电化学性能测试 |
| 2.4.1 合金电极的制备 |
| 2.4.2 电化学测试装置 |
| 2.4.3 电化学性能测试方法 |
| 2.5 合金电极的动力学性能测试 |
| 2.6 合金电极的容量衰减测试 |
| 第三章 不同La/Y的A_2B_7型La-Y-Ni储氢合金的结构和性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 合金成分和相结构分析 |
| 3.3 合金的吸/放氢性能 |
| 3.4 合金的电化学性能 |
| 3.4.1 活化性能 |
| 3.4.2 循环性能 |
| 3.5 合金电极的电化学动力学性能 |
| 3.5.1 高倍率放电性能 |
| 3.5.2 合金电极的线性极化 |
| 3.5.3 合金电极的恒电位阶跃 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 不同La/Y的A_2B_7型La-Y-Ni储氢合金容量衰减机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 合金电极的充/放电循环过程容量衰减研究 |
| 4.2.1 合金电化学循环性能 |
| 4.2.2 合金循环前后非晶化情况分析 |
| 4.2.3 合金循环前后粉化情况分析 |
| 4.2.4 合金循环前后腐蚀情况分析 |
| 4.3 合金气态吸/放氢循环过程容量衰减研究 |
| 4.3.1 合金气态吸/放氢循环性能 |
| 4.3.2 合金循环前后非晶化情况分析 |
| 4.3.3 合金循环前后粉化情况分析 |
| 4.4 合金不同充/放电深度容量衰减研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 A_2B_7型La-Y-Ni储氢合金的容量衰减规律 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同循环周数的气态吸放氢性能 |
| 5.3 不同循环周数的合金相结构分析 |
| 5.4 不同循环周数的合金粉化情况研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）过渡金属基纳米材料的理性设计与电催化水分解性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电催化水分解反应介绍 |
| 1.2.1 电催化水分解产氢和产氧的基本概述 |
| 1.2.2 电催化水分解产氢催化剂的评价方式 |
| 1.2.3 电催化水分解产氧催化剂的评价方式 |
| 1.2.4 电催化全解水催化剂的评价方式 |
| 1.2.5 电解水制氢技术发展现状及其瓶颈 |
| 1.3 过渡金属基纳米材料在电催化水还原产氢的研究进展 |
| 1.3.1 过渡金属基磷化物纳米材料 |
| 1.3.2 过渡金属基氮化物纳米材料 |
| 1.3.3 过渡金属基碳化物纳米材料 |
| 1.3.4 过渡金属基硫属化合物纳米材料 |
| 1.3.5 过渡金属基氧化物纳米材料 |
| 1.3.6 过渡金属基单原子催化剂 |
| 1.4 论文的选题依据和主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 界面调控提升Ni3N的水分解活性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 材料合成过程 |
| 2.2.3 表征方法介绍 |
| 2.2.4 测试方法介绍 |
| 2.2.5 密度泛函理论计算细节 |
| 2.3 材料结构表征结果分析和讨论 |
| 2.3.1 Ni_3N/MoO_2纳米片的形貌和物相表征 |
| 2.3.2 Ni_3N/MoO_2纳米片的价态和配位环境表征 |
| 2.4 电催化产氢活性和稳定性研究 |
| 2.5 理论计算揭示界面协同催化机理 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 阴离子空位精确锚定原子级分散的Ru位点增强CoP_2纳米线的碱性析氢催化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 材料合成过程 |
| 3.2.3 测试方法 |
| 3.2.4 密度泛函理论计算细节 |
| 3.3 结果分析和讨论 |
| 3.3.1 材料结构表征结果分析和讨论 |
| 3.3.2 电催化产氢活性评估和稳定性研究 |
| 3.4 理论模拟揭示反应机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 Ni_3N/MoO_2纳米片作为双功能催化剂从生物质溶液中提取氢气 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电化学测试方法介绍 |
| 4.3 材料表征 |
| 4.4 从生物质衍生物溶液中提取氢气的电化学性能研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）高比功率质子交换膜燃料电池关键材料与技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章: 绪论 |
| 1.1 燃料电池的发展历史 |
| 1.2 燃料电池的分类 |
| 1.2.1 质子交换膜燃料电池 |
| 1.2.2 碱性燃料电池 |
| 1.2.3 磷酸燃料电池 |
| 1.2.4 高温熔融碳酸盐燃料电池 |
| 1.2.5 固体氧化物燃料电池 |
| 1.2.6 不同电解质类型燃料电池的比较 |
| 1.3 质子交换膜燃料电池与其它电源技术的比较 |
| 1.4 高功率密度质子交换膜燃料电池关键材料研究进展 |
| 1.4.1 质子交换膜研究进展 |
| 1.4.2 催化剂的研究进展 |
| 1.4.3 气体扩散层的研究进展 |
| 1.4.4 双极板的研究进展 |
| 1.5 燃料电池先进制备技术与工艺的进展 |
| 1.6 论文内容 |
| 1.6.1 有序质子导体研究 |
| 1.6.2 高导热,高导电石墨烯基气体扩散层研究 |
| 1.6.3 轻薄、柔性、自密封、一体化塑料双极板研究 |
| References |
| 第二章 基于高密度、有序的锥形Nafion阵列的高性能质子交换膜燃料电池 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.2.2 锥形质子导体阵列膜的制备 |
| 2.2.3 锥形质子导体阵列膜的清洗 |
| 2.2.4 Pt纳米颗粒的负载与定量 |
| 2.2.5 石墨烯纳米片负载和定量 |
| 2.2.6 质子交换膜燃料电池的制备 |
| 2.2.7 电池测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 制备有序Nafion阵列的催化剂层 |
| 2.3.2 高性能有序Nafion阵列膜电极 |
| 2.3.3 不同Pt负载量电池性能优 |
| 2.3.4 不同石墨烯纳米片载量电池性能优化 |
| 2.3.5 不同长度Nafion阵列电池性能优化 |
| 2.3.6 锥形Nafion阵列制备电池的优异寿命 |
| 2.4 本章小结 |
| References |
| 第三章: 基于高比表面积纳米质子导体阵列的高性能质子交换膜燃料电池 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂和仪器 |
| 3.2.2 有序质子导体阵列的制备 |
| 3.2.3 有序膜电极集合体(MEA)的制备 |
| 3.2.4 电池测试 |
| 3.2.5 物理表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 有序纳米质子导体阵列的制备与表征 |
| 3.3.2 不同长度的AAO模板和相应质子导体阵列的SEM |
| 3.3.3 不同孔径AAO模板以及相应有序质子导体阵列的SEM |
| 3.3.4 纳米质子导体阵列的优势分析 |
| 3.3.5 燃料电池性能及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| References |
| 第四章: 双侧有序质子导体阵列研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂和仪器 |
| 4.2.2 有序质子导体阵列的制备 |
| 4.2.3 有序膜电极集合体(MEA)的制备 |
| 4.2.4 电池测试 |
| 4.2.5 物理表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同形貌有序质子导体制备流程图 |
| 4.3.2 纳米压印条件优化 |
| 4.3.3 不同形貌质子导体阵列的对比 |
| 4.3.4 性能对比与分析 |
| 4.3.5 纳米压印制备双侧质子导体阵列 |
| 4.4 本章小结 |
| References |
| 第五章: 高导热,高导电石墨烯基气体扩散层研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂和仪器 |
| 5.2.2 碳材料的分散 |
| 5.2.3 石墨烯膜以及碳纳米管膜的激光打孔 |
| 5.2.4 抽滤扩散层 |
| 5.2.5 电池制备 |
| 5.2.6 电池测试 |
| 5.2.7 物理表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不同抽滤基底电池性能与分析 |
| 5.3.2 真空吸附辅助激光打标电池性能与分析 |
| 5.3.3 抽滤扩散层各层组分含量调控 |
| 5.3.4 抽滤扩散层总体载量调控 |
| 5.3.5 全电池性能与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| References |
| 第六章: 轻质、柔性、自密封、一体化塑料双极板研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验试剂与仪器 |
| 6.2.2 流场板模具与流场板制备 |
| 6.2.3 流场板的验漏 |
| 6.2.4 流场板气体进出口激光打标 |
| 6.2.5 电池的制备 |
| 6.2.6 电池测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 波浪状,咬合式密封条流场板 |
| 6.3.2 微米尺寸流道流场板的设计 |
| 6.3.3 激光打孔流场板进出气口通道 |
| 6.3.4 5×10 cm单电池性能优化 |
| 6.3.5 短堆的组装与测试 |
| 6.3.6 热管理 |
| 6.3.7 10片单电池串联短堆 |
| 6.4 本章小结 |
| References |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）Mxene的介尺度三维织构及电解水性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 工业制氢技术 |
| 1.3 电解水制氢技术 |
| 1.3.1 技术发展历史 |
| 1.3.2 反应机理 |
| 1.3.3 阴极析氢反应 |
| 1.3.4 阳极析氧反应 |
| 1.4 电解水制氢催化剂 |
| 1.4.1 性能评估参数 |
| 1.4.2 催化剂类型 |
| 1.5 电解水制氢催化剂的性能优化策略 |
| 1.5.1 尺度控制 |
| 1.5.2 缺陷调控 |
| 1.5.3 应力调控 |
| 1.5.4 表界面调控 |
| 1.5.5 大电流应用 |
| 1.5.6 抗离子干扰 |
| 1.6 二维过渡金属碳/氮化合物(MXene) |
| 1.6.1 MXene的结构、性质及制备方法 |
| 1.6.2 MXene在电催化领域的应用 |
| 1.7 选题意义及设计思路 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验原料及试剂 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜 |
| 2.3.2 透射电子显微镜 |
| 2.3.3 傅里叶变换红外光谱 |
| 2.3.4 热重分析 |
| 2.3.5 X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.6 X射线衍射分析 |
| 2.3.7 氮气等温吸脱附 |
| 2.3.8 电化学石英微晶天平 |
| 2.3.9 四探针电导率测试仪 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 工作电极的制备 |
| 2.4.2 测试条件 |
| 2.4.3 测试方法 |
| 3 超声外场辅助的MXene介尺度三维织构 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料制备 |
| 3.2.1 Ti_3C_2 MXene的制备 |
| 3.2.2 介尺度3D Ti_3C_2 MXene的制备 |
| 3.2.3 基于介尺度3D Ti_3C_2 MXene的复合材料制备 |
| 3.2.4 孔隙结构模板的制备 |
| 3.2.5 多重中空结构3DTi_3C_2 MXene及其复合材料的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 介尺度3D Ti_3C_2 MXene的结构与性质分析 |
| 3.3.2 介尺度3D Ti_3C_2 MXene的抗团聚性能分析 |
| 3.3.3 基于介尺度3D Ti_3C_2 MXene复合材料的结构与性质分析 |
| 3.3.4 多重中空结构3D Ti_3C_2 MXene的结构与性质分析 |
| 3.3.5 多重中空结构3D Ti_3C_2 MXene衍生复合材料的结构与性质 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 CoP@3D MXene双功能电催化剂的构筑及全电解水性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料制备 |
| 4.2.1 CoP@3D Ti_3C_2 MXene复合材料的制备 |
| 4.2.2 CoP@Ti_3C_2 MXene、CoP@3D rGO和CoP催化剂的制备 |
| 4.2.3 CoP@3D Ti_3C_2 MXene/CP及贵金属电极的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CoP@3D Ti_3C_2 MXene复合材料的组成与结构 |
| 4.3.2 CoP@3D Ti_3C_2 MXene催化剂的OER性能 |
| 4.3.3 CoP@3D Ti_3C_2 MXene的HER与全电解水性能 |
| 4.3.4 CoP@3D Ti_3C_2 MXene催化性能的影响因素 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Pt@mh-3D MXene复合电催化剂的构筑及全pH范围与海水析氢性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料制备 |
| 5.2.1 Pt@mh-3D MXene复合材料的制备 |
| 5.2.2 Pt@2D MXene复合材料的制备 |
| 5.2.3 Pt@mh-rGO复合材料的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Pt@mh-3D MXene复合材料的组成与结构 |
| 5.3.2 Pt@mh-3D MXene催化剂在强酸碱介质中的HER性能 |
| 5.3.3 Pt@mh-3D MXene在全pH范围内的HER性能 |
| 5.3.4 Pt@mh-3D MXene在海水中的HER性能 |
| 5.3.5 Pt与MXene间的化学与电子耦合效应 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）La、Ce比例调整及工艺变化对AB5型储氢合金结构及电化学性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 镍氢电池发展历程 |
| 1.3 镍氢电池的结构与工作原理 |
| 1.3.1 镍氢电池的结构 |
| 1.3.2 MH/Ni电池的工作原理 |
| 1.4 负极材料贮氢合金的分类及研究进展 |
| 1.5 AB_5型贮氢合金的改性研究 |
| 1.5.1 元素替代对合金结构和性能的影响 |
| 1.5.2 热处理方式对合金性能影响的研究现状 |
| 1.6 选题的依据和意义 |
| 1.6.1 选题的依据 |
| 1.6.2 课题研究预期目的 |
| 2 实验的研究方法 |
| 2.1 实验的合金组分设计与样品制备 |
| 2.1.1 实验设备 |
| 2.1.2 实验样品制备 |
| 2.2 合金结构测试 |
| 2.3 合金电化学性能的测试与分析 |
| 2.3.1 测试电极的制备 |
| 2.3.2 合金电化学放电容量测试 |
| 2.3.3 合金电化学循环寿命测试 |
| 2.3.4 合金高倍率放电性能测试 |
| 3 La、Ce元素调整对合金结构与电化学性能的影响 |
| 3.1 (La_(1-x)Ce_x)(NiCoMnAl)_(5.5)合金的结构与电化学性能 |
| 3.1.1 (La_(1-x)Ce_x)(NiCoMnAl)_(5.5)合金的结构 |
| 3.1.2 (La_(1-x)Ce_x)(NiCoMnAl)_(5.5)合金的活化及容量性能 |
| 3.1.3 (La_(1-x)Ce_x)(NiCoMnAl)_(5.5)合金的循环稳定性分析 |
| 3.1.4 (La_(1-x)Ce_x)(NiCoMnAl)_(5.5)合金的高倍率放电性能 |
| 3.1.5 小结 |
| 3.2 热处理工艺控制要素 |
| 3.3 热处理温度对合金的结构与电化学性能的影响 |
| 3.3.1 热处理温度对合金相结构的影响 |
| 3.3.2 热处理温度对合金活化及容量的影响 |
| 3.3.3 热处理温度对合金循环寿命的影响 |
| 3.3.4 热处理温度对合金倍率性能的影响 |
| 3.3.5 小结 |
| 3.4 热处理时间对合金结构与电化学性能的影响 |
| 3.4.1 热处理时间对合金相结构的影响 |
| 3.4.2 热处理时间对合金活化与容量的影响 |
| 3.4.3 热处理时间对合金循环稳定性的影响 |
| 3.4.4 热处理时间对合金高倍率性能的影响 |
| 3.4.5 小结 |
| 4 化学计量比对合金结构与电化学性能的影响 |
| 4.1 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_x合金的结构与电化学性能 |
| 4.1.1 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_x合金的微观结构 |
| 4.1.2 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_x合金的活化性能及电化学容量 |
| 4.1.3 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_x合金的循环稳定性 |
| 4.1.4 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_x合金的高倍率放电性能 |
| 4.1.5 小结 |
| 4.2 热处理温度对(La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_(5.16)合金结构与性能的影响 |
| 4.2.1 热处理温度对合金相结构的影响 |
| 4.2.2 热处理温度对合金活化及容量的影响 |
| 4.2.3 热处理温度对合金循环寿命的影响 |
| 4.2.4 热处理温度对合金倍率性能的影响 |
| 4.2.5 小结 |
| 4.3 热处理时间对(La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_(5.16)合金结构与性能的影响 |
| 4.3.1 热处理时间对合金相结构的影响 |
| 4.3.2 热处理时间对合金电化学容量与活化性能的影响 |
| 4.3.3 热处理时间对合金循环稳定性的影响 |
| 4.3.4 小结 |
| 5 熔炼工艺对(La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_(5.16)合金结构与电化学性能的影响 |
| 5.1 熔炼工艺的控制要素 |
| 5.2 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_(5.16)合金的不同熔炼工艺的晶体结构 |
| 5.3 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_(5.16)合金的不同熔炼工艺的活化及容量 |
| 5.4 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_(5.16)合金的不同熔炼工艺的循环稳定性 |
| 5.5 (La_(0.75)Ce_(0.25))(NiCoMnAl)_(5.16)合金的高倍率放电性能 |
| 5.6 小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 在学期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）离子传导强化的非贵金属催化剂及其燃料电池研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池简介 |
| 1.2.1 燃料电池发展史 |
| 1.2.2 燃料电池分类 |
| 1.3 质子交换膜燃料电池 |
| 1.3.1 质子交换膜燃料电池基本原理和结构 |
| 1.3.2 质子交换膜燃料电池面临的主要问题 |
| 1.4 酸碱环境对质子交换膜燃料电池的影响 |
| 1.4.1 酸性和碱性电解质中的氧还原反应(ORR)行为 |
| 1.4.2 阴极催化剂在酸碱介质中性能差异 |
| 1.5 直接硼氢化钠燃料电池(DBFC) |
| 1.6 直接肼燃料电池(DHFC) |
| 1.6.1 阴极催化反应 |
| 1.6.2 阳极催化反应 |
| 1.7 燃料电池氧还原反应 |
| 1.7.1 燃料电池氧还原反应机理 |
| 1.7.2 氧还原反应的氧吸附模式 |
| 1.8 燃料电池阴极催化剂研究 |
| 1.8.1 金属催化剂 |
| 1.8.2 金属氧化物 |
| 1.8.3 过渡金属大环化合物 |
| 1.8.4 金属有机骨架(MOFs)催化剂 |
| 1.8.5 非大环类M-N/C催化剂 |
| 1.9 影响M-N/C催化剂性能的因素 |
| 1.9.1 金属前驱体 |
| 1.9.2 氮源 |
| 1.9.3 碳载体 |
| 1.9.4 热处理条件 |
| 1.10 燃料电池离子传导 |
| 1.10.1 质子交换膜燃料电池的离子传导 |
| 1.10.2 碱性燃料电池(AFC)的离子传导 |
| 1.10.3 直接硼氢化钠燃料电池和直接肼燃料电池的离子传导 |
| 1.11 本文的研究背景和拟研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 催化剂的合成 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 M-N型催化剂前驱体合成 |
| 2.1.3 具大孔碳载体的M-N/C型催化剂的制备 |
| 2.2 材料的表征 |
| 2.2.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.2.3 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.4 比表面积测试 |
| 2.2.5 热重分析(TGA) |
| 2.2.6 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR) |
| 2.2.7 拉曼光谱(Raman) |
| 2.2.8 电子顺磁共振波谱(EPR) |
| 2.2.9 核磁共振光谱(NMR) |
| 2.2.10 透射电镜(TEM) |
| 2.2.11 近边X射线吸收精细结构分析(XANES) |
| 2.3 材料的电化学性能测试方法 |
| 2.3.1 循环伏安法测试(CV) |
| 2.3.2 旋转圆盘电极测试(RDE) |
| 2.3.3 燃料电池测试 |
| 第三章 M-N/C型催化剂的构效关系 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 大孔碳合成工艺对催化剂性能的影响 |
| 3.2.1 溶剂挥发法制备大孔碳催化剂 |
| 3.2.2 喷雾干燥法制备大孔碳催化剂 |
| 3.2.3 不同碳载体的M-N/C型催化剂的结构表征 |
| 3.2.4 热处理对催化剂性能的影响 |
| 3.3 金属源的作用 |
| 3.3.1 过渡金属阳离子的影响 |
| 3.3.2 阴离子的影响 |
| 3.4 氮源的影响 |
| 3.4.1 Co-Pyrrole/MPC催化剂 |
| 3.4.2 Co-Imidazole/MPC催化剂 |
| 3.4.3 Co-Triazole/MPC催化剂 |
| 3.4.4 催化剂性能对比 |
| 3.5 催化中心前驱结构影响因素 |
| 3.5.1 吡咯的作用 |
| 3.5.2 葡萄糖的作用 |
| 3.5.3 活性位结构 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 离子传导强化的电极反应 |
| 4.1 阳离子传导强化作用 |
| 4.1.1 催化剂层的制备 |
| 4.1.2 阴极离子传导强化 |
| 4.1.3 阴极催化剂表征 |
| 4.1.4 电化学分析 |
| 4.2 阴离子传导强化作用 |
| 4.2.1 电极的制备 |
| 4.2.2 阳极中阴离子交换树脂的作用 |
| 4.2.3 阴极中阴离子交换树脂的作用 |
| 4.2.4 阴离子交换树脂对电池性能的影响 |
| 4.3 离子交换膜对离子传导的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 离子传导关键因素的作用 |
| 5.1 直接硼氢化钠燃料电池 |
| 5.1.1 工作温度对DBFC性能的影响 |
| 5.1.2 阴极催化剂载量对DBFC性能的影响 |
| 5.1.3 燃料浓度对DBFC性能的影响 |
| 5.2 直接肼燃料电池 |
| 5.2.1 直接肼燃料电池工作原理 |
| 5.2.2 工作温度对DHFC性能的影响 |
| 5.2.3 燃料浓度对DHFC性能的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 本文的主要创新成果 |
| 6.3 本文存在的不足和展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间取得的学术成果 |
（10）非贵金属电催化剂的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电化学反应 |
| 1.2.1 氧还原反应 |
| 1.2.2 氧析出反应 |
| 1.2.3 氢析出反应 |
| 1.3 非贵金属电催化剂研究进展 |
| 1.3.1 单原子催化剂研究进展 |
| 1.3.2 金属颗粒基催化剂研究进展 |
| 1.4 本论文的选题意义和主要研究内容 |
| 第二章 单原子铁催化剂的制备及其氧还原反应活性机制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验和模拟计算部分 |
| 2.2.1 试剂 |
| 2.2.2 材料制备 |
| 2.2.3 电化学测试 |
| 2.2.4 PEMFC测试 |
| 2.2.5 锌-空气电池测试 |
| 2.2.6 仪器 |
| 2.2.7 模拟计算 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 材料结构表征 |
| 2.3.2 材料电化学性能测试 |
| 2.3.3 DFT模拟计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 单原子钴催化剂的制备及其在柔性锌空气电池中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂 |
| 3.2.2 材料制备 |
| 3.2.3 电化学测试 |
| 3.2.4 液态锌-空气电池测试 |
| 3.2.5 柔性锌-空气电池测试 |
| 3.2.6 仪器 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 材料结构表征 |
| 3.3.2 材料电化学性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 CuN_2C_2单原子催化剂在氧还原反应中的表面氧重构 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验和模拟计算部分 |
| 4.2.1 试剂 |
| 4.2.2 材料制备 |
| 4.2.3 电化学测试 |
| 4.2.4 仪器 |
| 4.2.5 模拟计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料结构表征 |
| 4.3.2 材料电化学性能测试 |
| 4.3.3 DFT模拟计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Co,N共掺杂的纳米管/石墨烯异质结构作为双功能ORR和HER催化剂 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试剂 |
| 5.2.2 材料制备 |
| 5.2.3 电化学测试 |
| 5.2.4 仪器 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 材料结构表征 |
| 5.3.2 材料电化学性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 生物质衍生的多孔碳作为双功能氧催化剂用于可充电锌空气电池 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 试剂 |
| 6.2.2 材料制备 |
| 6.2.3 电化学测试 |
| 6.2.4 仪器 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 材料结构表征 |
| 6.3.2 材料电化学性能测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 垂直CoTe纳米棒作为全解水电催化剂 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验和模拟计算部分 |
| 7.2.1 试剂 |
| 7.2.2 材料制备 |
| 7.2.3 电化学测试 |
| 7.2.4 仪器 |
| 7.2.5 模拟计算 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 材料结构表征 |
| 7.3.2 材料电化学性能测试和DFT模拟计算 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果以及发表的学术论文 |
| 作者及导师简介 |
| 博士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
四、高性能廉价MH/Ni电池关键材料的探索（论文参考文献）
- [1]高活性铂基和碳基催化剂的制备及其电催化性能研究[D]. 赵若鹏. 广东工业大学, 2021
- [2]微波辅助水热合成LiMPO4（M=Fe，Mn）纳米晶及其脱嵌锂机制[D]. 杨金星. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]过渡金属电催化剂结构与性能调控的同步辐射研究[D]. 赵旭. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]La/Y比对A2B7型La-Y-Ni储氢合金结构和性能的影响及容量衰减机理研究[D]. 李嘉玄. 内蒙古大学, 2021(12)
- [5]过渡金属基纳米材料的理性设计与电催化水分解性能研究[D]. 牛淑文. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]高比功率质子交换膜燃料电池关键材料与技术研究[D]. 宁凡迪. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]Mxene的介尺度三维织构及电解水性能研究[D]. 修陆洋. 大连理工大学, 2021
- [8]La、Ce比例调整及工艺变化对AB5型储氢合金结构及电化学性能的影响[D]. 魏勃. 内蒙古科技大学, 2020(06)
- [9]离子传导强化的非贵金属催化剂及其燃料电池研究[D]. 陈玥晗. 浙江大学, 2020(05)
- [10]非贵金属电催化剂的制备及性能研究[D]. 杨柳. 北京化工大学, 2020(01)