一、可溶性碳纳米管的大规模制备（论文文献综述）
吉加鹏[1]（2021）在《单原子/低核原子簇电催化剂的合成及构效关系研究》文中进行了进一步梳理单原子催化剂得益于百分之百的理论原子利用率、独特的配位结构和电子性质,以及相对统一的活性位点,在可再生能源转化领域被广泛研究。单原子催化研究的科学问题包括:（1）如何降低合成过程中金属原子的表面能,避免发生颗粒团聚;（2）如何调控活性位点结构和优化反应中间体结合能,提高催化性能。然而,目前国内外研究表明:精准制备和可放大合成难以兼顾,活性位点与反应中间体的结合能不理想,构效关系需要进一步优化和完善。针对上述问题,本论文以单原子/低核原子簇电催化剂在可再生能源转化领域的应用为出发点,提出了新型、温和的缺陷吸附-光还原法和低温气体迁移法,实现精准、可放大合成;同时设计了新型金属氧配位、双金属单原子和低核原子簇活性位点结构,优化其与反应中间体的结合能,探讨其构效关系。主要研究内容及结果如下:（1）发展了一种石墨烯/锐钛矿纳米晶阳离子缺陷吸附-光还原锚定铂低核原子簇的方法。球差电镜和同步辐射证明铂原子以二聚体的形式与锐钛矿上的氧原子配位,形成Pt2-O4-Tix微观结构。理论计算发现,在电场或光场作用下,部分电荷会从催化剂的体相转移到活性中心（Pt2-O4-Tix）,降低了电催化和光催化制氢反应限速步骤的能垒。合成的Pt-T/G催化剂具有优异的光/电催化产氢活性和稳定性。（2）发展了一种多壁碳纳米管表面含氧官能团吸附-光还原锚定铂单原子的方法。功能化多壁碳纳米管同时扮演着三种重要角色:（ⅰ）光照下还原铂离子的光电子发生器;（ⅱ）锚定铂离子的载体;（ⅲ）连接各活性位点的导电网络。球差电镜和同步辐射证明铂主要以单原子的形式存在,并且与多壁碳纳米管上的氧原子配位,形成Pt-O4-C微观结构。实验证明铂氧配位结构提升了铂单原子催化剂的质量活性和稳定性。（3）提出了 一种简易低温气体迁移法,以合成氧配位构型的过渡金属低核原子簇催化剂。球差电镜结果表明镍、钴、铁以低核原子簇的形式分散在MWCNT表面,同步辐射测试结果表明镍原子簇以五聚体的形式和四个氧原子配位,形成Ni5-O4-C微观结构。实验结果表明,合成的Ni-MWCNTs电催化剂在碱性条件下具有最出色的电解水析氧本征活性和稳定性。（4）提出了 一种协同热解-浸渍还原法,以合成铁/钴双金属单原子催化剂。球差电镜、同步辐射以及理论计算结果表明铁和钴以单原子的形式分散在氮掺杂的石墨烯表面,分别与三个氮原子配位并由一个氧原子桥接,形成N3Fe-O-CoN3双位点稳定结构。钴原子的引入使得Fe3d轨道分布更加均匀,降低了整体含氧中间体的结合能,氧桥键带来的氢键作用则稳定了*OH和*OOH,最终降低了氧还原和析氧反应的能垒。因此,合成的催化剂具有突出的双功能氧催化和二次锌空电池性能。（5）提出了 一种离子交换-熔融盐模板法,以合成氮掺杂多孔石墨烯基低核镍原子簇催化剂。球差电镜和同步辐射测试证明镍以六聚体原子簇的形式分散在氮掺杂的石墨烯骨架中,和氮、碳原子配位形成Ni6-N/C微观结构。合成的催化剂作为锂硫电池的正极宿主材料具备多种优异的功能:选择性吸附易溶的Li2Sx（4≤x≤8）;加速活性位点上的液固相转换;加速多硫化锂转化动力学,减少其与电解液接触时间,抑制穿梭效应。
邱越[2]（2021）在《碳基锂硫电池正极材料的改性及电化学性能研究》文中研究表明锂硫电池由于具有高的理论质量比容量(1675 mAh g-1)和能量密度(2600 Wh kg-1),被认为是最具潜力的下一代二次电池技术之一。然而,锂硫电池的商业化道路上仍面临着诸多挑战,诸如活性物质硫利用率低、循环稳定性差和库伦效率低等,造成这些问题的原因主要是活性物质硫导电性差、充放电过程中严重的穿梭效应和多硫化锂动力学转化迟缓等。针对上述问题,本文对碳基材料进行改性,构建了三种高性能正极宿主材料。借助多种物理化学手段和电化学测试技术并结合理论计算,详细表征了材料的形貌及原子级尺度的微观结构,研究了其对锂硫电池电化学性能的改善效果和作用机制。主要研究工作如下:通过水热-煅烧两步法,在CoAl氧化物纳米片上原位构建了垂直的氮掺杂碳纳米管阵列（Co-NCNTs/NS）。该三维多级结构不仅保留了碳纳米管间长程导电性的优点,提高电极的整体导电性;同时能减缓碳纳米管间的团聚和纳米片间的堆叠,为熔融硫扩散、电解液浸润和充放电过程中的锂离子传输提供传输通道;此外,氮掺杂、金属钴及Co Al氧化物纳米片提供了大量多硫化锂吸附与催化位点,有效的缓解穿梭效应,提高电池循环寿命及稳定性。基于该三维碳纳米材料的锂硫电池在2 C电流密度下循环550次后,每循环容量衰减率为0.04%。以氮化碳（CN）作为载体,构建了具有Fe-N2配位结构的单原子Fe催化剂（Fe-N2/CN）。得益于单原子Fe中心的不饱和配位结构,Fe-N2位点作为多功能活性中心,一方面,通过Fe-S键和Li-S相互作用,锚定多硫化锂并加速多硫化锂的氧化还原动力学转化,抑制穿梭效应;另一方面,降低充放电过程中Li2S的沉积和解离能垒,促进其成核与分解,提高活性物质利用率。因此,Fe-N2/CN@S电极表现出优异的倍率性能及循环寿命。在5 C电流密度下,展示出607 m Ah g-1的可逆容量;此外,在2 C电流密度下,充放电循环2000圈后,每圈平均容量衰减率仅为0.011%。通过二次浸渍法构建了氮掺杂石墨烯负载的双原子Fe催化剂（Fe DAs-NC）。理论分析表明,双原子Fe中心的两个铁原子可以分别与多硫化锂中的两个S原子成键,诱导双原子Fe位点与多硫化锂间的电子转移,并拉长S-S桥键,从而活化多硫化锂,降低反应能垒,实现多硫化锂在放电过程中的快速转化。同时,双原子Fe位点还能通过拉长Li-S键和增大Li-S-Li键角来活化Li2S分子,降低Li2S在充电过程中的解离能垒,提高活性物质利用率。此外,氮掺杂石墨烯可以提高材料的导电性,有利于促进多硫化锂在充放电转化中的电子转移,提升锂硫电池的倍率表现。因此,Fe DAs-NC@S电极在0.05 C电流密度下,展示出高达1615 m Ah g-1的初始放电容量,当电流密度提升至5 C时,具有706 m Ah g-1的可逆容量。在7.9mg cm-2的高硫面载量下循环200次,面容量仍能稳定在6.7 mAh cm-2。
董春伟[3]（2021）在《新型碱金属电池电极材料与隔膜修饰材料的制备及电化学性能研究》文中研究指明随着全球经济的快速发展,化石燃料的短缺和环境问题的恶化已经成为对人类的威胁。因此,开发绿色能源来取代传统的化石燃料迫在眉睫。风能、太阳能和潮汐能是很有希望的替代传统化石燃料的候选者。然而,这些可再生能源的使用往往受到天气和存储效率低的限制。令人可喜的是电化学储能为这些能源的存储提供了一条可行的途径。在各种电化学储能装置中,锂离子电池和室温钠硫电池受到广泛的关注。尽管得到了很大的发展,但锂离子电池和钠硫电池仍然存在一些问题没有解决。例如,单质硫及其放电产物低的电导率、巨大的体积膨胀、穿梭效应和枝晶问题等严重阻碍了室温钠硫电池实际应用。为满足日益更新的电能存储系统的需求,一方面需要在商业化锂离子电池的基础上开发新的电极材料;另一方面需要开发和设计具有低成本、高能量密度和良好循环稳定性的室温钠硫电池。本论文主要围绕新型锂离子电池负极材料和室温钠硫电池正极材料及隔膜的功能化,开展了以下工作:（1）过渡金属氧化物因其高理论比容量和低成本等优势,有望成为高能锂离子电池（LIBs）的负极材料。然而,体积膨胀和电导率低等缺点,导致了容量的快速下降和电极粉化等诸多问题,严重阻碍了它们的实际应用。本文通过水热合成的方法,成功设计并制备了由二氧化锰纳米片和铁酸锌微球组成的具有绣球花状结构的复合材料。作为LIBs的负极,在200 m A g-1的电流密度下循环100圈后,ZnFe2O4@MnO2负极展示了高达2707 mAhg-1的比容量。甚至在0.2 A g-1的电流密度下,ZnFe2O4@MnO2电极也具有较长的寿命和高的可逆容量;经过800次循环后,放电容量仍可保持1458 mAhg-1,这一实验结果超过了大部分之前已经报道的铁酸锌基负极。这些优异的电化学性能归因于ZnFe2O4@MnO2复合材料独特的结构;其中,在充放电过程中,铁酸锌粒子内部的空心结构可以有效的缓解体积膨胀;铁酸锌微米粒子和二氧化锰纳米片的充分接触,这可以降低内部的阻抗。因此,容易的合成方法和超级的锂存储性能等优势使绣球花状的ZnFe2O4@MnO2有希望成为下一代高性能锂离子电池负极的候选材料。（2）室温钠/硫（RT-Na/S）电池因其电极材料丰富、成本低廉、能量密度高而成为下一代能量存储系统的重要组成部分。然而,在充放电过程中多硫化钠（SPSs）的溶解、穿梭和缓慢的动力学转换严重阻碍了RT-Na/S电池的广泛应用。在本研究中,我们通过在标准玻璃纤维隔膜上直接涂覆2H相二硒化钼/氮掺杂空心碳球/氧化石墨烯（2H-MoSe2/N-HCS/GO）的方法,制备了一种功能强大的改性隔膜来抑制穿梭效应。合理设计的功能化隔膜可以有效地抑制SPSs的迁移,并促进SPSs的转换反应。同时,2H-MoSe2/N-HCS也作为硫基质。一系列的密度泛函理论计算和实验结果表明,配置有功能化隔膜、电极硫含量高达71.4 wt%的RT-Na/S电池,在0.1 C的电流密度下,经过100次充放电循环后,可逆容量高达787 mAhg-1。同时表现出良好的长循环稳定性(在0.5 C下循环500圈,其放电比容量为484 mAhg-1),容量衰减率仅为0.077%每圈。本研究证明了一种有效的策略来开发可以抑制穿梭效应的功能化隔膜,并为高性能RT-Na/S电池的发展提供了一条有希望的路径。（3）全世界每年的香烟消耗量约为5.8万亿支,这会产生80万公吨烟头。由于废弃的香烟过滤嘴不可以生物降解,因此会产生大量的固体废弃物并造成环境污染。为了变废为宝同时减轻环境污染,在本研究工作中,我们首次使用来源于废弃香烟过滤嘴的氮和硫共掺杂的碳纳米纤维/炭黑（N,S-CNF/CB）复合材料对玻璃纤维膜进行改性。同时,使用炭黑/硫（CB/S）复合材料作为室温钠硫电池的正极材料。非极性的炭黑可以通过物理吸附在一定程度上限制SPSs的溶解。多孔N,S-CNF通过化学相互作用提高了对SPSs的吸附能力。N,S-CNF/CB+GF隔膜能有效抑制带负电荷的SPSs粒子的溶解和穿梭而不影响钠离子的迁移。实验和理论计算结果证明以N,S-CNF/CB+GF为隔膜、CB/S为正极的室温钠硫电池表现出优异的电化学性能。在0.1 C(1 C=1672 mAg-1)的电流密度下循环100圈后,硫负载量为71wt%的N,S-CNF/CB+GF电池传递的放电比容量为702.5 mAhg-1。在0.5 C下循环900次后,其可逆容量仍可保持在527.4 mAhg-1,容量衰减率仅为0.035%每圈,表明其具有良好的循环稳定性和可逆性。
薛智慧[4]（2021）在《锂硫电池正极纳米材料的构筑与电化学性能研究》文中认为近年来,对可再生能源的需求呈不断增长的趋势,清洁能源由于现代工农业的快速发展而受到重视,使高效储能技术得到了前所未有的发展。在众多的储能体系中,锂硫电池（Li-S）因具有高的能量密度(2600 Wh kg-1)和硫的高理论比容量(1675 m Ah g-1)而受到广泛关注。由于硫和硫化锂的绝缘性,中间产物多硫化锂的穿梭效应,以及充放电过程中硫的体积膨胀等其问题严重制约了锂硫电池的实际应用。合理设计和构筑具有特殊结构和形貌的正极材料,可以解决锂硫电池存在的问题,提高其电化学性能。本论文中设计并构筑了Co/N-C复合材料、FeCo/N-C复合材料和Ni/NiO复合材料并对其结构、形貌和电化学性能进行了深入地研究。具体内容如下:1.通过简单的一步热解法构建了Co/N共掺杂碳纳米管复合物。Co单质纳米颗粒的存在可以催化多硫化物的转化,从而抑制了穿梭效应,提高了锂硫电池的反应动力学。空心碳纳米管不仅可以提高导电性,还可以缓冲循环过程中硫的体积膨胀。吡啶氮和吡咯氮的存在作为优异的锚定位点,用于吸附可溶性多硫化物从而改善电化学反应的动力学,将其作为锂硫电池正极材料时,在0.1 C电流密度下的初始放电容量高达1016 m Ah g-1,经过450圈循环之后,可逆比容量维持在411 m Ah g-1,每圈循环的容量衰减率仅为0.13%。2.通过静电纺丝技术以及后续的煅烧处理构筑了FeCo/N共掺杂碳纳米纤维复合材料,将其作为锂硫电池正极材料改善了电化学性能。多孔的碳纳米纤维由于其具有较高的比表面积不仅可以增加活性硫与主体材料的接触面积,而且提高了电极的导电性。FeCo合金主要用来催化多硫化物的转化,且金属合金不仅具有单一金属的优点,而且由于两种金属之间的协同作用,可以进一步提升锂硫电池的电化学性能。所组装的锂硫电池表现出较高的可逆比容量和良好的循环稳定性能,在0.1 C电流密度下,其初始放电比容量为1067 m Ah g-1,经过一次充放电后仍具有1012 m Ah g-1的放电比容量,当循环300圈之后,平均每圈循环的容量衰减率为2.3%。3.通过电纺技术以及随后的两步氧化处理制备了Ni/NiO管套线纳米纤维复合材料。Ni用来催化多硫化物的转化,NiO可通过化学作用来吸附中间产物多硫化物。负载活性硫作为锂硫电池正极时,在0.1 C电流密度下首圈放电比容量为1073 m Ah g-1,200次循环后,可逆比容量维持在441 m Ah g-1,平均每次循环的容量衰减率为2.9%,且库仑效率保持在98%以上。
宋晓涵[5]（2021）在《新型低维催化与气体存储材料的理论研究》文中认为随着社会工业化进程的发展,能源紧缺与温室效应等环境问题日益严峻,开发替代传统化石燃料的新型清洁能源以及与能量转化相关的存储材料对于能源的供应和提高能量利用效率具有重要意义。光（电）催化作为新型的能量转化方式,可以通过高性能催化剂的使用加速反应的进程,提高能源利用率和能量转化效率。上述能量转化过程离不开反应物与产物气体分子的存储,因此寻找能够高效存储气体分子的材料至关重要。低维材料因其大的比表面积,丰富的电子、光学和力学性能,是光（电）催化剂与气体存储的理想候选材料。本论文基于第一性原理计算,研究了二维Fe3GeX2（X=S,Se,Te）、二维金属-有机框架（MOF）、一维氮化碳纳米线/碳纳米管核壳结构、二维黑磷（BP）和黑磷碳化物（α-PC）等低维材料在电催化、光催化以及气体存储等领域的应用。从电子结构出发,揭示了低维材料硫还原反应、析氢反应、析氧反应等催化反应活性的起源,提出了增强材料的光吸收能力与催化活性的方法,并将催化与气体存储相结合,为相关的实验研究提供了理论依据。主要的研究内容和创新性结果如下:1.锂硫电池具有能量密度高、环境友好和硫资源丰富等优势,是一种极具发展前景的储能介质。当前面临的主要问题是导电率低、多硫化锂的穿梭效应和反应动力学缓慢等。解决这些问题的途径主要有两种,一种是通过增强多硫化锂与锚定材料的相互作用强度来抑制其穿梭效应,另一种是利用催化剂加速反应动力学。本论文从第一性原理计算出发,系统研究了二维电催化剂Fe3GeX2（X=S,Se,Te）在锂硫电池中的锚定效应和催化机理。研究表明,Fe3GeX2的金属性电子结构保证了整个催化反应过程中的快速电子转移,而Fe3GeX2对可溶性多硫化锂的吸附作用抑制了其穿梭效应。更为重要的是,Fe3GeS2还是一种高效的硫还原反应（SRR）和Li2S分解的双功能电催化剂,可以有效地加速上述反应,提高锂硫电池的硫利用率和循环寿命。这为高性能锂硫电池的设计提供了新思路。2.析氢反应（HER）和析氧反应（OER）是以氢能为代表的清洁能源在能量转化和存储中的重要反应,其中HER/OER双功能催化剂不仅可以提高电催化性能,还可以有效地简化制备过程,降低成本。针对该问题本论文提出一种能够同时对析氢和析氧反应具有催化性能的二维MOF材料:单层NiIT。研究表明,NiIT单层的活性位点主要在非金属原子上,即N原子（HER）和与S原子相连的C原子（OER）,而不是金属原子上。活性位点的空间分离有利于双功能催化的同时进行。HER和OER的过电势仅为-0.15 V和0.50 V,与目前广泛使用的含贵金属的电催化剂相当,表明该二维MOF具有较高的电催化性能。前线轨道分析表明NiIT单层的催化活性与费米能级附近的电荷态有很大的关联,HER与OER的活性位点处具有不同的电负性。这为非贵金属催化剂的设计提供了一种新策略。3.氢气作为一种有潜力的清洁能源,制备和储存极为关键。碳纳米管具有独特的中空结构和高机械强度的特点。如何利用碳纳米管的管内空间实现氢气的高密度存储一直是研究的热点。为此,本论文提出了一种可以同时在碳纳米管内实现氢气的制备和存储的方案。系统的第一性原理计算表明,预先封装在碳纳米管内的准一维氮化碳纳米线可以吸收可见光和紫外光,产生光生空穴和电子,分别分布在碳纳米管和氮化碳纳米线上。在内建静电场的驱动下,碳纳米管表面水分解产生的质子穿透碳纳米管,与氮化碳纳米线上的光生电子反应,在碳纳米管中产生氢气分子。该氮化碳纳米线具有很高的HER活性,过电势仅为-0.17 V,在光照射下可以自发进行。产生的氢气分子稳定地储存在碳纳米管中。利用碳纳米管高机械强度的特点,可以在管内实现氢气的高密度存储。这为碳纳米管中氢气的制备和存储开辟一条新途径。4.在气体存储中,气体分子的吸附和解吸附过程通常是通过改变气体的温度或压强来实现,需要额外消耗能量。本论文采用第一性原理计算和分子动力学模拟相结合的方法,系统地研究了二氧化碳吸附在单层BP和α-PC上时,应变对吸附强度和存储容量的影响。研究表明,BP具有较高的机械强度,在沿扶手椅方向可以承受高达30%的拉伸应变。α-PC具有与BP类似的褶皱蜂窝结构,可以抵抗高达24%的应变。二氧化碳分子在BP或α-PC单层上的吸附均为物理吸附,有利于吸附和解吸附过程。沿扶手椅方向上的拉伸应变可以有效地调控材料对二氧化碳的物理吸附强度。二氧化碳在BP上的吸附能随单轴应变的增大而减小。而α-PC上二氧化碳在H1位点的吸附能随应变的增大而增强,在11%的应变下达到最大值。施加应变还能有效地改变二氧化碳的存储容量。通过改变应变的大小,BP和α-PC的二氧化碳存储容量分别增加了16.2%和7.5%。这为调控二维材料对二氧化碳的吸附/解吸附过程以及存储容量提供了新途径。
赵长锋[6]（2021）在《锂硫电池用氢氧化镍基复合材料的制备及性能研究》文中研究指明由于锂硫电池拥有非常高的比容量和理论能量密度（约1675 mAh g-1和2600 Wh kg-1）,并且活性物质硫还具有能量密度大、原材料储量丰富、成本低和环境友好等优点,因此成为比商业化锂离子电池（LIB）更有前景的高能量密度系统之一。然而,锂硫电池的正极侧也存在着硫的导电性差、放电时活性物质的体积膨胀大、可溶性多硫锂化物（LiPSs,Li2Sn:3<n≤8）易发生“穿梭效应”等严峻的问题,最终导致锂硫电池的循环稳定性变差、库仑效率降低等问题产生。为了解决锂硫电池存在的问题,以便有效提升其电化学性能,本论文分别从自支撑硫基复合材料、隔膜修饰涂层材料、新型正极材料等方面出发,分别采用水热法制备了石墨烯/氢氧化镍自支撑硫基复合材料、修饰隔膜用不同质量比的石墨烯/氢氧化镍复合材料、Mn掺杂氢氧化镍的硫基材料,并研究了上述材料对锂硫电池电化学性能的影响,同时探讨其作用机理。具体研究内容及创新点如下:（1）介绍了一种三明治结构的泡沫材料,即在还原石墨烯氧化物的自支撑材料上生长硫纳米粒子,片层Ni（OH）2又将硫纳米粒子包裹,将该泡沫材料作为锂硫电池的正极并进行详细的应用研究。与单纯以石墨烯为主体的硫基复合材料（S@rGO）相比,rGO@S@Ni（OH）2复合泡沫正极制备的锂硫电池具有更高的比容量（1189 mAhg-1 0.1 C）、更优的放电倍率（691 mAh g-1,2C）和更好的循环稳定性（在0.2 C电流密度下循环200次后容量保持率为81%）,由此证实,处于正极-电解液界面之间的Ni（OH）2可以有效的限制多硫锂化物的溶出并促进其转化,从而能显着的提高锂硫电池的放电比容量和循环稳定性。该研究为进一步开发先进的锂硫电池提供了一种新的正极封装方法。（2）通过一步水热法合成了不同质量比的rGO修饰花瓣状NHN复合材料,将Celgared隔膜和各功能材料修饰的隔膜组装成锂硫电池,并进行了电化学性能对比分析。结果表明,NHNG1（GO与硝酸镍的质量比为1:9）对应的电池在放电比容量和循环稳定性方面表现出了最佳的性能。以8 wt%的碳纳米管和92 wt%的硫做为正极材料,极片载硫量约为5 mg cm-2,NHNG1对应电池的初始放电比容量高达1579mAh g-1,在0.2 C的电流密度下循环200周后放电比容量仍可达到840 mAh g-1,远高于Celgard隔膜和其他质量比的rGO/NHN复合材料对应电池的电化学性能。通过电化学性能对比和DFT计算结果证实,rGO/NHN复合材料具有三个优点:首先,NHN作为催化剂可以促进LiPSs转化的氧化还原反应,从而减少了锂硫电池中活性物质的损失;其次,生长在rGO表面的NHN具有较大的比表面积,有利于Li2S的成核和生长;第三,高导电性的rGO促进了电子在电极中的传输,从而有效的提高了氧化还原反应速率。通过电化学性能对比和DFT计算证实,rGO/NHN复合材料不仅可以加速Li2S的转化,而且可以捕获可溶性的LiPSs。NHN在促进氧化还原反应动力学中起着关键作用,而高导电性的rGO有助于增强NHN的电化学功能,因此是一种可以有效提升锂硫电池性能的复合材料。本课题为锂硫电池的实际应用提供了一种低成本修饰隔膜的制备方式。（3）采用一种简单、低成本的方法合成了均匀性高、比表面积较大的Ni1-xMnx（OH）2纳米片。以载硫量为75%的复合材料（CNT:Ni1-xMnx（OH-）2:S为15:10:75,质量比）为锂硫电池的正极,制备的电池在0.2 C电流密度下的初始放电比容量可达1375 mAh g-1,电池循环200次后放电比容量仍可达813 mAh g-1。通过倍率性能、充放电电压平台、对称电极CV测试、Li2S成核测试等方面的对比发现,掺杂部分Mn原子后的Ni1xMnx（OH）2电化学性能要优于Ni（OH-）2,由此可以证明,原子掺杂可以有效的提高氢氧化镍材料的电化学活性。
石兆娇[7]（2021）在《过渡金属磷化物对多硫化锂的吸附与催化性能研究》文中研究说明随着社会进步和经济的发展,高容量电极材料的需求越来越大,具有高容量（约1675 m Ah/g）、高能量密度、储量丰富、价格优惠、对环境友好的锂硫（Li-S）电池是最有潜力的高能二次电池。然而,硫和Li2S的电导率低、充放电过程中的体积膨胀、中间产物多硫化锂（Li2S8、Li2S6和Li2S4）易溶解于醚基电解液引起的穿梭效应等现象使得锂硫电池的正极活性物质不断损失、容量迅速衰减、库伦效率降低,如何有效解决这些问题是锂硫电池能否大规模应用的关键。过渡金属磷化物（TMPs）因其有多功能活性位点、组成和结构可调以及独特的物理化学性质而受到广泛关注。过渡金属磷化物的合成工艺比较简单,具有金属性质,有利于锂离子和电子的传导,过渡金属磷化物不仅能捕获可溶性多硫化锂,而且还能有效地催化多硫化锂的分解,提高活性物质的利用率。本文针对锂硫电池正极的导电性、穿梭效应和体积膨胀效应等问题,利用过渡金属磷化物具有的导电性能,吸附和催化性能对锂硫电池正极材料进行改性研究,主要研究内容有:（1）针对硫和Li2S的导电性差及多硫化锂的穿梭效应问题,采用具有良好导电性的碳纳米管材料作为衬底,在碳纳米管上复合具有催化和吸附性能的Co2P来提高材料导电性并抑制穿梭效应。用简单的一步水热法将Co2P颗粒生长到用酸处理过的碳纳米管表面,并将其作为硫正极的宿主材料。用XRD、SEM、TEM、XPS和元素分布对其进行了表征。电化学测试发现,Co2P不仅对多硫化锂具有一定的捕获能力,还可以促进多硫化锂与硫化锂之间的转换,抑制多硫化锂的溶解,改善锂硫电池的循环稳定性。正极在电流密度0.1 C时初始容量达到1372 m Ah/g,在0.2 C电流密度下循环200次,库仑效率可达96%以上。（2）针对锂硫电池多硫化锂和硫化锂之间转化动力学缓慢的问题,采用水热法将具有催化性能的Ni2P与导电性好的碳纳米管进行复合,形成铰链状的CNT-Ni2P-n复合材料,作为硫正极的宿主材料,材料具有多孔性和易载硫的特点。电化学测试表明Ni2P不仅可以催化S8到Li2Sx的固液转化过程,还可以催化Li2Sx到Li2S2/Li2S的液固转化过程,并且Ni2P具有一定的吸附作用,因此,对穿梭效应可以起到抑制作用,提高了氧化反应动力学。复合正极CNT-Ni2P-n表现出良好的循环稳定性能和较高的容量,CNT-Ni2P-2/S电极在0.1 C下第一圈循环可以达到1347 m Ah/g的放电比容量,在0.2 C循环200圈后仍保持701 m Ah/g的比容量,并且库仑效率度达到97%。（3）将ZIF-67和CNT复合形成的Co-NC@CNT复合材料,然后通过水热法将Ni2P颗粒生长在Co-NC@CNT复合材料的表面形成Co-NC@CNT@Ni2P中空网络结构,其丰富的孔隙结构可以为充放电过程中体积的膨胀提供空间。Co-NC@CNT材料具有较大的比表面积和良好的导电性。ZIF-67良好的比表面积特点,提升对硫的物理吸附,Ni2P纳米颗粒和Co能够捕获多硫化锂并对多硫化锂氧化还原过程有催化作用,可以有效地改善氧化还原反应动力学缓慢的问题,是制备硫活性材料的理想基体。在0.1 C电流密度下,首次放电容量可达到1420.2m Ah/g,具有较高的放电比容量,在0.2 C下材料具有较高的容量和较好的循环稳定性,并且库仑效率达到98%。Co-NC@CNT@Ni2P有效地提高了电池的电化学性能。
于博[8]（2021）在《钼基纳米复合材料的构筑及其电化学性能的研究》文中提出随着人们对电动汽车续航里程越来越高的实际需求,如何提高锂基电池的能量密度及循环稳定性成为当前国际研究的前沿与热点。当前锂离子电池电极材料的制备工艺较为复杂、容量低、倍率性能及循环稳定性差。而锂硫电池中严重的穿梭效应以及缓慢的电化学反应动力学限制着其实际应用。针对上述关键问题,本论文以具有特殊电子能带结构的类铂钼基化合物和金属相钼基化合物为研究对象,利用两类化合物所固有的高导电性及高电化学活性,通过结构调控与界面设计进一步提升电极材料的电化学性能:（1）构筑具有大比表面积的多孔结构,促进电解液的渗透,提高锂离子的迁移率;（2）设计具有稳定结构的电极材料,增强循环稳定性;（3）利用具有高电导的石墨烯及碳纳米管提高电极材料的电导率,改善电池的倍率性能;（4）制备具有协同催化效应的极性纳米级活性物质,有效抑制穿梭效应的同时促进锂硫电池电化学反应动力学。此外,本文利用第一性原理计算结合原位实验揭示了电化学性能增强的机制,为电极材料的设计提供指导。主要研究内容和结果如下:1.设计、构筑了类铂Mo2C量子点复合材料并进行了电化学性能及机理研究:（1）采用工业化的喷雾干燥法大规模制备出具有类金属导电性的Mo2C量子点锚定的碳纳米管导电网络（Mo2C@CNT）,并研究了其分别作为锂离子电池负极、锂硫电池（Li-S）硫正极载体的电化学性能。研究表明:Mo2C@CNT负极材料在0.1 A g-1电流密度下的可逆比容量高达1065 m Ah g-1,在1.6 A g-1电流密度下循环近1000次后比容量无明显衰减,在16 A g-1大电流密度下也可实现稳定循环。原位拉曼光谱揭示了Mo2C@CNT负极材料的电化学反应过程及机理;当其用于锂硫电池时,Mo2C@CNT/S（MCN/S）复合硫正极在0.2 C下放电比容量高达1303.3 m Ah g-1,且在1 C大倍率下仍可展现出超稳定的循环性能,循环1200圈后比容量衰减率仅为每循环0.019%。通过Li2S的成核实验结合第一性原理计算与原位拉曼表征分析揭示了MCN/S优异性能的电化学机理。（2）在商业PP隔膜表面上构筑了原位生长Mo2C量子点的氮掺杂石墨烯纳米修饰层（MQD@NG）,并开展了其对Li|Li对称电池、Li-S电池性能的改进及机理研究。研究表明:基于MQD@NG/PP隔膜的Li|Li对称电池在10 m A cm-2的大电流密度下循环1600 h后仍可保持稳定的电压波动,未发生短路现象。石墨烯上生长的Mo2C晶体可增强石墨烯与锂之间的相互作用,有效促进锂的均匀沉积;MQD@NG具有多孔的纳米结构、高导电性与强极性。多孔结构有利于锂离子的扩散,高导电性有利于电子转移,强极性保障了其对多硫化锂的强化学吸附,从而高效的抑制穿梭效应。基于MQD@NG/PP隔膜的Li-S电池在0.2 C下具有1230m Ah g-1的高比容量和超过400次的稳定循环。2.设计、构筑了类铂MoP量子点修饰的三维多孔石墨烯（MPQ@G）作为硫载体,并研究了MPQ@G/S复合正极的电化学性能及反应过程。研究表明:MPQ@G/S正极具有优异的电化学性能,其在0.2 C下循环100圈后比容量仍高达1184.5 m Ah g-1,在1 C大倍率下循环600次后比容量无明显衰减。MPQ@G的三维多孔高导电石墨烯骨架不仅有利于电子转移,还有利于电解液渗透和离子扩散。MoP具有强极性和类金属的高导电性,类铂的电子结构使其具有优良的催化特性。其可在化学吸附多硫化锂（Li PSs）的同时进行Li PSs的高效催化转换,有效提高电化学反应动力学,这些因素集成协同作用显着增强了MPQ@G/S的电化学性能。3.设计、构筑了金属相1T-MoS2纳米管与石墨烯的复合材料（GMNT）,并对GMNT/S复合正极材料的电化学性能及反应机理进行了研究。结果表明喷雾干燥法可以用于石墨烯基复合材料的高效制备。GMNT/S在0.2 C下循环200次后可逆比容量仍高达1219 m Ah g-1,1 C下比容量衰减率低至每圈0.039%。电化学性能提升的主要机制在于:金属相1T-MoS2纳米管和高导电石墨烯骨架有利于电子转移;吸附实验证实了强极性的1T-MoS2对Li PSs的强烈化学吸附,从而抑制Li PSs的穿梭效应;1T-MoS2的高比表面积与丰富的活性位点有利于其对长链Li PSs的高效催化转化,促进氧化还原反应动力学,增强电化学性能。4.设计、构筑了金属相1T′-MoTe2量子点修饰的三维石墨烯（MTQ@3DG）,研究了MTQ@3DG/S复合正极材料的电化学性能及机理。研究表明:MTQ@3DG/S在0.2 C下比容量高达1310.1 m Ah g-1,并具有超稳定的循环性能。在1 C的大倍率下循环600圈对应的容量衰减率仅为每圈0.026%。MTQ@3DG/S具有优异电化学性能的机理在于:金属相1T′-MoTe2量子点与三维石墨烯骨架的高导电性有利于电子转移,多孔结构有利于电解液渗透和锂离子扩散,1T′-MoTe2具有丰富的活性位点有利于长链Li PSs的高效催化转化,促进Li2S的成核。DFT理论计算表明1T′-MoTe2对Li PSs具有非常强的化学吸附能力和更低的控制步骤自由能势垒;电化学原位拉曼光谱从实验上证实了MTQ@3DG对Li PSs穿梭效应的高效抑制;以上因素的协同相互作用有效增强了Li-S电池的电化学性能。
吴龙伟[9]（2021）在《碳纳米管阵列的可控制备及功能应用》文中研究指明自碳纳米管（Carbon nanotube,CNT）被发现以来,由于自身独特的中空结构和大的长径比,使其具有优异的物理化学性能并受到国内外学者的广泛关注和应用。特别是对定向的碳纳米管阵列（CNTA）而言,其有着一致的取向性、均匀的长径比,且碳管之间互相独立、容易分散,是一种极具潜力的新型碳材料。本文以碳纳米管阵列为研究目标,系统的研究了其制备工艺和生长机理;同时探索了碳纳米管阵列在锂二次电池的负极材料和正极导电添加剂领域中的应用前景。具体研究内容如下:1、在不通入H2和H2O的条件下,以乙炔（C2H2）为碳源,通过催化化学气相沉积（CCVD）法直接在片状Fe基合金表面上制备出了取向良好的碳纳米管阵列,并探索了适合碳纳米管生长的温度和时间。实验表明,反应温度在700°C附近和反应时长为60 min左右时,碳源的裂解速率、催化剂的活性和碳纳米管的析出速率正好处于一个平衡状态,生长的碳纳米管阵列石墨化程度最好,纯度较高。该制备方法工艺简单、成本低廉且产率较高,有利于碳纳米管阵列的大批量制备。2、系统的设计了一种简单、可控的纯化方法,有效的减少了碳纳米管阵列中的无定形碳和金属催化剂杂质,使碳纳米管阵列的纯度达到了99%以上,且还能保持原有的形貌。3、分别对碳纳米管阵列和无序碳纳米管在锂二次电池负极材料的应用上进行了初步的研究。结果发现,由于碳纳米管阵列有着更发达的中孔结构及电子和离子导电通路,且更容易均匀的分散在集流体表面,使得无论是在小电流密度（0.1A/g）还是大电流密度（1 A/g）之下,均展现出了更好的充放电性能。表明了碳纳米管阵列在锂二次电池负极材料的应用上具有良好的应用前景。4、探索了碳纳米管阵列作为导电剂在高能量密度三元正极材料中的应用价值。在碳纳米管阵列含量为5 wt%时,正好可以在三元正极材料Li Ni0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM 811）表面构建一个适合电子传导和离子迁移的通道,有利于改善电极材料的稳定性。此外,在不同倍率下（0.2C、0.5C、1C、2C、5C）,其表现出来的电化学性能与商业SP导电剂相比,具有明显的优势,尤其是在大倍率（5C）充放电下,放电比容量的提升率高达91%。
马长德[10]（2020）在《基于废旧聚合物的碳纳米材料制备及其在储能和吸波中的应用》文中研究指明近几十年来,塑料由于具有一系列优良的性质,在日常生活中得到了广泛使用。然而,塑料制品往往具有较短的使用寿命,塑料的大规模使用导致了大量废弃塑料的产生,这些废弃塑料一般很难降解,给生态环境造成了巨大的压力。同时,塑料制品的原料主要来源于不可再生资源（如石油、煤炭）,因此,废旧塑料的回收再利用不仅有助于减轻环境污染,而且有利于节约资源,符合可持续发展的战略。目前,废旧塑料的处理、回收方法主要有以下几种:机械回收、填埋、焚烧、热裂解等。然而,这些方法都有一些缺点。考虑到塑料中较高的碳元素含量,将废旧塑料碳化制备高附加值的碳材料,是一种新型的塑料回收方式。特别是近十几年来,随着纳米碳材料在阻燃、催化、吸附分离、能源存储等领域展现出广阔的应用前景,聚合物碳化领域的研究得到了蓬勃的发展。对于碳材料的具体应用而言,其性能严重依赖于碳化产物的微观形貌结构。因此,在保证聚合物高效碳化的同时,有效控制碳化产物的微观形貌成为了研究热点,基于此,我们提出了下列碳化策略:1.首先,利用多孔MgO为模板,以废旧PS为碳源,制备了多孔碳纳米片（CNS）。同时,为了进一步提高碳材料的比表面积,调节其孔结构,我们采用KOH活化的策略对CNS进行了处理,制备了多级孔结构的碳纳米片（ACNS-X,X代表活化温度）,分析了活化温度对碳材料比表面积和孔结构的影响,并测试了材料的电化学性能。其中,在800℃的活化温度下制备的碳材料（ACNS-800）性能最好,在三电极测试中,0.5 Ag-1电流密度下,质量比电容为323 F g-1,将电流密度提高到20 A g-1时,比电容为222 F g-1,表现出良好的倍率性能。此外,我们也将ACNS-800在有机电解液中组装成两电极器件进行了测试,发现器件在757.1 W kg-1的功率密度下,可以获得较高的能量密度（44.1 Wh kg-1）。2.鉴于碳材料的形貌结构对电容器性能具有重要影响,在本章工作中,我们继续对碳材料的形貌进行了调控。基于文献报道,三维（3D）大孔结构的碳材料在能源存储领域具有重要应用。因此,我们选用金属氧化物纳米粒子为模板,利用废旧PS为碳源,制备了具有蜂窝状结构的3D大孔碳材料,并采用了化学活化的方法,提高了碳材料中微孔/介孔的含量,制备了多级孔结构的3D大孔碳,并研究了其在超级电容器中的性能。结果表明:在三电极测试中,0.5 A g-1电流密度下,质量比电容为284.1 F g-1,将电流密度提高到20Ag-1时,比电容可以保持在198 Fg-1,表现出良好的倍率性能。同时,为了进一步提高电容器的能量密度,我们也在中性电解液（1 M Li2SO4）中进行了测试,在功率密度为200.7 W kg-1时,器件的能量密度可以达到19.2 Wh kg-1。3.在前两部分工作中,采用的模板是金属氧化物,在碳材料的后期提纯时,需要使用大量腐蚀性酸（如HCl）,而且,模板不可回收利用。在这部分工作中,我们利用可溶性盐（K2CO3）为模板,以葡萄糖为碳源,尿素作为氮源,采用一步碳化的方法制备了具有多级孔结构的氮掺杂的碳材料。K2CO3同时作为模板和活化剂,并且可以回收利用,而且整个合成过程没有用到腐蚀性酸,是一种绿色环保的制备方法。制备的碳材料在超级电容器中具有重要应用,三电极测试结果表明:在0.5 A g-1电流密度下,质量比电容为361 F g-1,将电流密度提高到20 Ag-1时,比容量可以保持在240 F g-1,具有优良的倍率性能。在中性电解液中进行测试时,器件在207.9 W kg-1的功率密度下,表现出较高的能量密度（17.1 Wh kg-1）。结合我们前期的废旧聚合物碳化工作,后期可以将这种盐模板的方法用于废旧聚酯类塑料的碳化,如PET,PC等。4.PET也是生活中的一种常见塑料。在本章中,我们利用废旧PET制备了一维（1D）棒状结构的MOF材料,并在不同温度下对MOF进行了高温碳化,制备了核壳结构的金属/碳复合材料,研究了其对电磁波的吸收性能。其中,在800℃下进行碳化,制备的金属/碳复合材料的吸波性能最好。在频率为17.5 GHz,匹配厚度为1.5 mm时,具有最小反射损耗值,RL为-44.5 dB。此外,在匹配厚度为2.5 mm时,也具有较好的吸波性能,最小反射损耗为-43.6 dB。最后,通过对不同温度下介电常数和磁导率的分析,阐述了热解温度对吸波性能的影响。
二、可溶性碳纳米管的大规模制备（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、可溶性碳纳米管的大规模制备（论文提纲范文）
（1）单原子/低核原子簇电催化剂的合成及构效关系研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 术语缩写表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 单原子/低核原子簇催化剂的概述 |
| 1.3 单原子/低核原子簇催化剂的合成 |
| 1.3.1 金属基单原子/低核原子簇催化剂 |
| 1.3.2 碳基单原子/低核原子簇催化剂 |
| 1.3.3 通用型单原子/低核原子簇催化剂 |
| 1.3.4 合成方法总结 |
| 1.4 单原子/低核原子簇催化剂的表征 |
| 1.4.1 球差校正扫描透射电子显微镜 |
| 1.4.2 X射线吸收光谱 |
| 1.5 单原子/低核原子簇催化剂在电催化中的应用 |
| 1.5.1 析氢反应 |
| 1.5.2 析氧反应 |
| 1.5.3 氧还原反应 |
| 1.5.4 多硫化物转化反应 |
| 1.5.5 其他 |
| 1.6 研究思路和研究内容 |
| 第二章 实验试剂、仪器及表征 |
| 2.1 实验试剂与设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验气体 |
| 2.1.3 实验设备 |
| 2.2 材料表征 |
| 2.2.1 X射线衍射分析 |
| 2.2.2 X射线光电子能谱分析 |
| 2.2.3 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.2.4 透射电子显微镜 |
| 2.2.5 同步辐射 |
| 2.2.6 其他表征 |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 循环伏安测试 |
| 2.3.2 电化学阻抗谱测试 |
| 2.3.3 转移电子数测试 |
| 2.3.4 电池恒流充放电测试 |
| 2.3.5 转化频率计算 |
| 2.3.6 电化学面积计算 |
| 2.3.7 HOMO和LUMO能级电化学测试 |
| 2.4 锌空电池的装配 |
| 2.4.1 空气电极的制备 |
| 2.4.2 电池组装 |
| 2.5 锂硫电池的装配 |
| 2.5.1 极片制备 |
| 2.5.2 电池组装 |
| 第三章 石墨烯/锐钛矿负载铂原子簇催化光/电解水析氢 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 Pt-T/G催化剂的制备 |
| 3.2.2 电化学测试 |
| 3.2.3 光催化测试 |
| 3.2.4 理论计算 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 形貌结构表征 |
| 3.3.2 电化学性能测试 |
| 3.3.3 光化学性能测试 |
| 3.3.4 理论分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多壁碳纳米管负载铂单原子催化电解水析氢 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 Pt/f-MWCNTs催化剂的制备 |
| 4.2.2 电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 形貌结构表征 |
| 4.3.2 电化学性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多壁碳纳米管负载镍原子簇催化电解水析氧 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 M-MWCNTs催化剂的制备 |
| 5.2.2 电化学测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 形貌结构表征 |
| 5.3.2 电化学性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 石墨烯负载铁/钴双金属单原子催化双功能氧转化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 Fe-N/G-Co催化剂的制备 |
| 6.2.2 电化学测试 |
| 6.2.3 理论计算 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 形貌结构表征 |
| 6.3.2 电化学性能测试 |
| 6.3.3 理论分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 石墨烯负载镍原子簇选择性吸附和催化转化多硫化物 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.2.1 Ni-N/G催化剂的制备 |
| 7.2.2 多硫化物的吸附实验和XPS样品制备 |
| 7.2.3 锂硫电池电化学测试 |
| 7.2.4 理论计算 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 形貌结构表征 |
| 7.3.2 理论分析 |
| 7.3.3 电化学性能测试 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 简历 |
| 攻读博士学位期间所取得的研究成果 |
（2）碳基锂硫电池正极材料的改性及电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 锂硫电池概述 |
| 1.2.1 锂硫电池机理 |
| 1.2.2 锂硫电池面临的主要挑战 |
| 1.3 锂硫电池关键材料研究进展 |
| 1.3.1 非极性碳材料 |
| 1.3.2 极性材料 |
| 1.3.3 单原子催化剂材料 |
| 1.3.4 锂硫电池功能层材料 |
| 1.4 本论文选题和主要研究内容 |
| 1.4.1 课题主要研究目的 |
| 1.4.2 课题主要研究内容 |
| 第2章 实验及表征 |
| 2.1 实验仪器与药品 |
| 2.1.1 实验仪器 |
| 2.1.2 实验药品 |
| 2.2 电极材料的制备 |
| 2.2.1 三维碳纳米管基正极材料的制备 |
| 2.2.2 单原子Fe碳基催化材料的制备 |
| 2.2.3 双原子Fe碳基催化材料的制备 |
| 2.3 电极的制备及扣式电池组装 |
| 2.3.1 电极制备 |
| 2.3.2 扣式电池组装 |
| 2.4 样品形貌与结构表征 |
| 2.4.1 扫描电子显微镜 |
| 2.4.2 透射电子显微镜镜 |
| 2.4.3 球差矫正扫描透射电镜 |
| 2.4.4 X射线衍射分析 |
| 2.4.5 X射线光电子能谱 |
| 2.4.6 同步辐射X射线精细结构谱 |
| 2.5 多硫化锂吸附能力测试 |
| 2.6 电化学性能分析 |
| 2.6.1 循环伏安测试 |
| 2.6.2 电化学阻抗谱测试 |
| 2.6.3 硫化锂成核/分解曲线测试 |
| 2.6.4 循环及倍率性能测试 |
| 第3章 氮掺杂三维碳纳米管碳基正极的制备及电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Co-NCNTs/NS的制备及物理表征 |
| 3.2.1 制备方法 |
| 3.2.2 合成机理 |
| 3.2.3 化学组成与微观结构表征 |
| 3.2.4 载硫能力测试 |
| 3.2.5 多硫化锂吸附能力测试 |
| 3.3 Co-NCNTs/NS的电化学性能研究 |
| 3.3.1 催化活性测试 |
| 3.3.2 循环及倍率性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 单原子Fe碳基催化材料的制备及电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单原子Fe碳基催化材料的制备及物理表征 |
| 4.2.1 制备方法 |
| 4.2.2 微观结构表征 |
| 4.2.3 化学组成分析 |
| 4.2.4 配位结构表征 |
| 4.2.5 多硫化锂吸附能力测试 |
| 4.3 单原子Fe碳基催化材料的电化学性能及机理 |
| 4.3.1 催化活性测试 |
| 4.3.2 催化机理分析 |
| 4.3.3 倍率性能测试 |
| 4.3.4 循环稳定性测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 双原子Fe碳基催化材料的制备及电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双原子Fe碳基催化材料的制备及物理表征 |
| 5.2.1 制备方法 |
| 5.2.2 微观结构表征 |
| 5.2.3 化学微结构表征 |
| 5.3 双原子Fe碳基催化材料的电化学性能研究 |
| 5.3.1 催化活性测试 |
| 5.3.2 倍率性能测试 |
| 5.3.3 循环稳定性测试 |
| 5.3.4 高硫负载下的电化学性能研究 |
| 5.4 双原子Fe碳基催化材料的催化机理研究 |
| 5.4.1 多硫化锂吸附能力测试 |
| 5.4.2 催化机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）新型碱金属电池电极材料与隔膜修饰材料的制备及电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂离子电池 |
| 1.2.1 碳质材料 |
| 1.2.2 尖晶石结构的Li_4Ti_5O_(12)材料 |
| 1.2.3 金属合金材料 |
| 1.2.4 硅基材料 |
| 1.2.5 过渡金属氧化物及其复合材料 |
| 1.2.6 金属二硫化物及其复合材料 |
| 1.3 室温钠硫电池 |
| 1.3.1 碳-硫正极 |
| 1.3.2 共价聚合物-硫正极 |
| 1.3.3 独立无粘结剂正极 |
| 1.3.4 硫化物活性材料正极 |
| 1.3.5 功能化隔膜 |
| 1.4 论文的立题依据和研究内容 |
| 第2章 绣球花状ZnFe_2O_4@MnO_2微球作为负极用于长寿命和高容量锂存储 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料合成 |
| 2.2.2 ZnFe_2O_4@MnO_2微球电极的结构与形貌表征 |
| 2.2.3 电池组装和电化学性能表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 ZnFe_2O_4@MnO_2微球的制备及物相、形貌表征 |
| 2.3.2 复合电极的电化学性能表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 少层二硒化钼装饰的氮掺杂空心碳球作为多硫化物障碍在高性能室温钠硫电池中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料合成与改性隔膜的制备 |
| 3.2.2 结构与形貌表征 |
| 3.2.3 电池组装和电化学测试 |
| 3.2.4 DFT理论计算方法和模型 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 物相、形貌结构表征 |
| 3.3.2 室温钠硫电池的电化学性能表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 氮硫共掺杂碳纳米纤维复合材料修饰隔膜的制备及其在室温钠硫电池中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 复合材料的制备 |
| 4.2.2 结构与形貌表征 |
| 4.2.3 电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料制备和表征及功能化隔膜的制备 |
| 4.3.2 电化学性能表征 |
| 4.3.3 DFT计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表及待发表的学术成果 |
| 致谢 |
（4）锂硫电池正极纳米材料的构筑与电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂硫电池简介 |
| 1.2.1 锂硫电池的结构及工作原理 |
| 1.2.2 锂硫电池存在的问题 |
| 1.3 锂硫电池正极材料的研究进展 |
| 1.3.1 碳基复合材料的研究进展 |
| 1.3.2 过渡金属基复合材料的研究进展 |
| 1.4 本论文的研究目的及意义 |
| 第2章 实验试剂、仪器和测试方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料表征方法 |
| 2.3.1 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析 |
| 2.3.2 能量色散谱(EDS)分析 |
| 2.3.3 X-射线衍射(XRD)分析 |
| 2.3.4 热重分析(TGA) |
| 2.3.5 X-射线光电子能谱(XPS)分析 |
| 2.3.6 氮气吸附脱附等温线分析 |
| 2.3.7 多硫化物吸附试验 |
| 2.4 电池的组装与电化学测试 |
| 2.4.1 电池的组装 |
| 2.4.2 电化学性能测试 |
| 第3章 Co/N共掺杂碳纳米管的构筑及电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 Co/N共掺杂碳纳米管的制备 |
| 3.2.2 活性硫的负载 |
| 3.2.3 Co/N共掺杂碳纳米管/S(Co/N-C/S)以及C/S电极的制备 |
| 3.2.4 电池的组装 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构与形貌分析 |
| 3.3.2 电化学性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 FeCo/N共掺杂碳纳米纤维的构筑及电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 类普鲁士蓝(PBAs)的制备 |
| 4.2.2 电纺技术制备PBAs/PAN复合纳米纤维 |
| 4.2.3 FeCo/N共掺杂碳纳米纤维的制备 |
| 4.2.4 活性硫的负载 |
| 4.2.5 FeCo/N共掺杂碳纳米纤维/S(FeCo/N-C/S)和PANCF/S电极的制备 |
| 4.2.6 电池的组装 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 形貌与结构分析 |
| 4.3.2 电化学性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Ni/NiO管套线复合纳米纤维的构筑与电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 电纺技术制备Ni(CH_3COO)_2/PVP复合纳米纤维 |
| 5.2.2 Ni/NiO管套线复合纳米纤维的制备 |
| 5.2.3 活性硫的负载 |
| 5.2.4 Ni/NiO/S复合电极的制备 |
| 5.2.5 电池的组装 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Ni/NiO管套线复合纳米纤维的形貌与结构表征 |
| 5.3.2 电化学性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（5）新型低维催化与气体存储材料的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电催化材料 |
| 1.1.1 硫还原反应的电催化过程 |
| 1.1.2 水分解的电催化过程 |
| 1.2 光催化材料 |
| 1.3 气体存储材料 |
| 1.3.1 氢气存储材料 |
| 1.3.2 二氧化碳存储材料 |
| 1.4 选题意义 |
| 1.5 论文结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 理论方法 |
| 2.1 第一性原理计算 |
| 2.1.1 薛定谔方程和三个基本近似 |
| 2.1.2 Hartree-Fock方程和自洽场方法 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 交换关联泛函 |
| 2.2.4 赝势方法 |
| 2.3 相关程序包简介 |
| 参考文献 |
| 第三章 单层Fe_3GeX_2(X=S,Se,Te)在锂硫电池中的电催化硫还原性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 Fe_3GeX_2单层上的电化学反应机理 |
| 3.3.2 Fe_3GeX_2单层的晶体结构和电子结构 |
| 3.3.3 Fe_3GeX_2单层与多硫化物的结合强度 |
| 3.3.4 Fe_3GeX_2单层的电催化活性 |
| 3.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 二维金属有机框架材料的电催化水分解性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 NiIT单层的晶体结构与电子结构 |
| 4.3.2 NiIT单层的HER和OER性能 |
| 4.3.3 NiIT单层的催化活性来源 |
| 4.3.4 FeIT单层的催化性能 |
| 4.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 碳纳米管的光催化和氢气存储性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 光吸收 |
| 5.3.2 光生载流子分离 |
| 5.3.3 水分解 |
| 5.3.4 产氢并储氢 |
| 5.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 二维BP与α-PC的二氧化碳存储性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法 |
| 6.3 结果和讨论 |
| 6.3.1 二氧化碳的吸附能 |
| 6.3.2 应变下二氧化碳的吸附特征 |
| 6.3.3 二氧化碳吸附后BP和α-PC的电子性质 |
| 6.3.4 应变调控二氧化碳吸附和解吸附的MD模拟 |
| 6.4 小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间参与的项目 |
| 获奖情况 |
| 参加的学术会议 |
| 发表论文 |
| 附录: 外文论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）锂硫电池用氢氧化镍基复合材料的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1. 引言 |
| 1.2. 锂硫电池体系概述 |
| 1.2.1. 锂硫电池的结构及工作原理 |
| 1.2.2. 影响锂硫电池性能的主要原因 |
| 1.3. 锂硫电池正极材料的研究进展 |
| 1.3.1. 碳材料 |
| 1.3.2. 金属化合物材料 |
| 1.3.3. 复合材料 |
| 1.4. 锂硫电池隔膜改性方面的研究进展 |
| 1.4.1. 碳基改性隔膜 |
| 1.4.2. 金属化合物材料 |
| 1.4.3. 复合材料 |
| 1.5. 本课题研究的目的和意义 |
| 1.6. 研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1. 实验试剂 |
| 2.2. 实验仪器 |
| 2.3. 材料物理性能表征 |
| 2.3.1. 热重分析 |
| 2.3.2. X射线衍射分析 |
| 2.3.3. X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.4. 扫描电子显微分析 |
| 2.3.5. 透射电子显微分析 |
| 2.3.6. 多硫化锂吸附性能分析 |
| 2.4. 电化学性能表征 |
| 2.4.1. 循环伏安测试 |
| 2.4.2. 充放电循环测试 |
| 2.4.3. 交流阻抗测试 |
| 第三章 石墨烯-硫-氢氧化镍自支撑复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用研究 |
| 3.1. 引言 |
| 3.2. 实验部分 |
| 3.2.1. 材料制备 |
| 3.2.2. 材料表征 |
| 3.2.3. 电化学性能表征 |
| 3.3. 材料结构及形貌分析 |
| 3.4. 电化学性能对比 |
| 3.4.1. 循环伏安法测试对比 |
| 3.4.2. 充放电性能比较 |
| 3.4.3. 循环稳定性对比 |
| 3.4.4. 交流阻抗测试对比 |
| 3.4.5. 电池解剖分析 |
| 3.4.6. 电化学性能与部分文献进行对比分析 |
| 3.5. 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 花瓣状氢氧化镍/石墨烯复合材料修饰隔膜在锂硫电池中的应用 |
| 4.1. 引言 |
| 4.2. 实验部分 |
| 4.2.1. 材料制备 |
| 4.2.2. 材料表征 |
| 4.2.3. 电池组装 |
| 4.2.4. 多硫化锂溶液的制备 |
| 4.2.5. 对称电极测试 |
| 4.2.6. 成核试验 |
| 4.2.7. 理论计算 |
| 4.3. 材料结构及形貌分析 |
| 4.4. 电化学性能分析 |
| 4.4.1. 循环伏安图对比 |
| 4.4.2. 充放电性能对比 |
| 4.4.3. 循环稳定性对比 |
| 4.4.4. 交流阻抗测试 |
| 4.4.5. 机理探究 |
| 4.4.6. 电化学性能与部分文献进行对比分析 |
| 4.5.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 水热法合成锰掺杂氢氧化镍材料对锂硫电池电化学性能的影响 |
| 5.1. 引言 |
| 5.2. 实验部分 |
| 5.2.1. 合成锰掺杂氢氧化镍材料 |
| 5.2.2. 材料表征 |
| 5.2.3. 扣式电池组装 |
| 5.2.4. 对称电极测试 |
| 5.2.5. 成核试验 |
| 5.2.6. 软包电池组装 |
| 5.3.材料结构及形貌分析 |
| 5.4. 电化学性能分析 |
| 5.4.1. 循环伏安法测试对比 |
| 5.4.2. 充放电性能对比 |
| 5.4.3. 循环稳定性对比 |
| 5.4.4. 交流阻抗对比 |
| 5.4.5. 成核测试对比 |
| 5.4.6. 循环后的锂片形貌分析 |
| 5.4.7. 软包电池性能测试 |
| 5.4.8. 电化学性能与部分文献进行对比分析 |
| 5.5. 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 结论及展望 |
| 6.1. 本文工作总结 |
| 6.2. 展望和工作不足 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）过渡金属磷化物对多硫化锂的吸附与催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂硫电池概述 |
| 1.2.1 锂硫电池结构的组成 |
| 1.2.2 锂硫电池的充放电原理 |
| 1.2.3 锂硫电池存在的问题 |
| 1.3 锂硫电池正极材料的研究进展 |
| 1.3.1 硫/碳复合正极 |
| 1.3.2 硫/金属化合物复合正极 |
| 1.3.3 硫/导电聚合物复合正极 |
| 1.4 本论文的选题意义和主要研究内容 |
| 第2章 实验试剂、设备和表征方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验设备及仪器 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM) |
| 2.3.4 能谱测试(EDS) |
| 2.3.5 X射线光电子能谱测试(XPS) |
| 2.3.6 热重分析(TGA)测试 |
| 2.3.7 比表面积测试(BET) |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 载硫 |
| 2.4.2 正极电极片的制备 |
| 2.4.3 扣式电池的组装 |
| 2.4.4 充放电性能测试 |
| 2.4.5 循环伏安(CV)测试 |
| 2.4.6 交流阻抗(EIS)测试 |
| 第3章 碳纳米管/Co_2P复合正极的制备及电化学性能的研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 羧基改性碳纳米管 |
| 3.2.2 CNT-Co_2P-n复合材料的合成 |
| 3.2.3 CNT-Co_2P-n/S和 CNT/S复合材料的合成 |
| 3.3 样品的表征 |
| 3.3.1 XRD和 TGA分析 |
| 3.3.2 SEM和 TEM分析 |
| 3.3.3 XPS分析 |
| 3.4 正极的电化学性能测试分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 碳纳米管/Ni_2P复合正极的制备和电化学性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 羧基改性碳纳米管 |
| 4.2.2 CNT-Ni_2P-n复合材料的合成 |
| 4.2.3 CNT-Ni_2P-n/S和 CNT/S复合材料的合成 |
| 4.3 样品的表征 |
| 4.3.1 XRD和 TGA分析 |
| 4.3.2 SEM和 TEM分析 |
| 4.3.3 XPS分析 |
| 4.4 正极的电化学性能测试分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 Co-NC@CNT@Ni_2P复合正极的制备和电化学性能的研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 Co-NC@CNT复合材料的合成 |
| 5.2.2 Co-NC@CNT@Ni_2P复合材料的合成 |
| 5.2.3 Co-NC@CNT@Ni_2P/S材料的合成 |
| 5.3 样品的表征 |
| 5.3.1 XRD分析 |
| 5.3.2 SEM和 TEM分析 |
| 5.3.3 BET和 TGA分析 |
| 5.4 正极的电化学性能测试分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
（8）钼基纳米复合材料的构筑及其电化学性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 锂离子电池概述 |
| 1.2.1 锂离子电池的工作原理 |
| 1.2.2 锂离子电池存在的主要问题 |
| 1.3 锂离子电池负极材料的研究进展 |
| 1.3.1 插层型负极材料 |
| 1.3.2 合金型负极 |
| 1.3.3 转化型负极 |
| 1.4 锂硫电池概述 |
| 1.4.1 锂硫电池的工作原理 |
| 1.4.2 锂硫电池存在的主要问题 |
| 1.5 锂硫电池的研究进展 |
| 1.5.1 构建新型复合正极材料 |
| 1.5.2 多功能复合隔膜 |
| 1.6 钼基化合物电极材料的研究进展 |
| 1.6.1 类铂钼基化合物电极材料 |
| 1.6.2 金属相钼基硫族化合物电极材料 |
| 1.7 本论文的选题和研究内容 |
| 第二章 实验方法及测试表征 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 材料的表征方法 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 透射电子显微镜 |
| 2.3.4 X射线光电子能谱 |
| 2.3.5 拉曼光谱 |
| 2.3.6 热重分析 |
| 2.3.7 比表面积分析 |
| 2.4 电池制备 |
| 2.4.1 极片制备 |
| 2.4.2 电池的组装 |
| 2.4.3 Li_2S_6 对电池制备 |
| 2.4.4 Li_2S成核电池制备 |
| 2.5 电化学测试 |
| 2.5.1 循环伏安测试 |
| 2.5.2 电化学阻抗测试 |
| 第三章 类铂Mo_2C纳米复合材料的制备及电化学性能研究 |
| 3.1 Mo_2C量子点@碳纳米管的制备及锂离子电池性能研究 |
| 3.1.1 引言 |
| 3.1.2 Mo_2C量子点@碳纳米管的制备研究 |
| 3.1.3 Mo_2C量子点@碳纳米管的锂离子电池性能研究 |
| 3.1.4 本节小结 |
| 3.2 Mo_2C量子点@碳纳米管的制备及锂硫电池性能研究 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 Mo_2C量子点@碳纳米管的制备研究 |
| 3.2.3 Mo_2C量子点@碳纳米管的锂硫电池性能研究 |
| 3.2.4 本节小结 |
| 3.3 Mo_2C量子点@石墨烯的制备及锂硫电池性能研究 |
| 3.3.1 引言 |
| 3.3.2 Mo_2C量子点@石墨烯及其改性隔膜的制备研究 |
| 3.3.3 Mo_2C量子点@石墨烯复合材料改性隔膜的锂硫电池性能研究 |
| 3.3.4 本节小结 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 类铂MoP纳米复合材料的制备及电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 MoP量子点@石墨烯的制备研究 |
| 4.3 MoP量子点@石墨烯的锂硫电池性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 金属相MoS_2纳米复合材料的制备及电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 1T-MoS_2纳米管/石墨烯的制备研究 |
| 5.3 1T-MoS_2纳米管/石墨烯的锂硫电池性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 金属相MoTe_2纳米复合材料的制备及电化学性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 1T′-MoTe_2量子点@石墨烯的制备研究 |
| 6.3 1T′-MoTe_2量子点@石墨烯的锂硫电池性能研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）碳纳米管阵列的可控制备及功能应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 碳纳米管简介 |
| 1.1.1 碳纳米管的发现 |
| 1.1.2 碳纳米管的结构 |
| 1.1.3 碳纳米管的分类 |
| 1.1.4 碳纳米管的独特性能及应用 |
| 1.2 定向的碳纳米管阵列 |
| 1.2.1 碳纳米管阵列的优势 |
| 1.2.2 碳纳米管阵列的生长机理 |
| 1.3 碳纳米管阵列的制备方法 |
| 1.3.1 电弧放电法 |
| 1.3.2 激光烧蚀法 |
| 1.3.3 化学气相沉积法 |
| 1.4 碳纳米管阵列的纯化方法 |
| 1.4.1 物理纯化法 |
| 1.4.2 化学纯化法 |
| 1.4.3 综合纯化法 |
| 1.5 本论文选题思路及主要研究内容 |
| 1.5.1 论文的选题思路 |
| 1.5.2 论文的主要研究内容 |
| 第二章 实验材料和方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验装置及工艺 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 实验工艺 |
| 2.3 材料表征及性能测试 |
| 2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM) |
| 2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM) |
| 2.3.4 热重分析(TG) |
| 2.3.5 拉曼光谱分析(Raman) |
| 2.4 电池电化学性能分析 |
| 2.4.1 锂离子电池封装 |
| 2.4.2 循环伏安测试(CV) |
| 2.4.3 恒流充放电测试 |
| 2.4.4 电化学阻抗谱 |
| 第三章 碳纳米管阵列的制备及纯化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 温度对碳纳米管阵列生长的影响 |
| 3.2.1 实施方案 |
| 3.2.2 结果与分析 |
| 3.3 时间对碳纳米管阵列生长的影响 |
| 3.3.1 实验方案 |
| 3.3.2 结果与分析 |
| 3.4 碳纳米管阵列的纯化结果与分析 |
| 3.4.1 纯化碳纳米管阵列的SEM分析 |
| 3.4.2 纯化碳纳米管阵列的TEM分析 |
| 3.4.3 纯化碳纳米管阵列的热重分析 |
| 3.4.4 纯化碳纳米管阵列的Raman和 XRD表征 |
| 3.4.5 纯化碳纳米管阵列的Mapping分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 碳纳米管阵列作为锂二次电池负极材料的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电池的安装及电化学测量 |
| 4.2.1 电池的安装 |
| 4.2.2 电池的电化学测量 |
| 4.3 碳纳米管的取向性对电化学性能的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 碳纳米管阵列作导电剂对三元锂离子电池性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电池的安装及性能测试 |
| 5.3 碳纳米管阵列含量对锂离子电池电化学性能的影响 |
| 5.4 导电剂类型对锂离子电池电化学性能的影响 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（10）基于废旧聚合物的碳纳米材料制备及其在储能和吸波中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 聚合物的生产与回收现状 |
| 1.2.1 合成聚合物的生产现状 |
| 1.2.2 废旧塑料的主要危害 |
| 1.2.3 废旧塑料的处理方式 |
| 1.3 聚合物碳化的主要方法 |
| 1.3.1 缺氧热解碳化 |
| 1.3.2 催化碳化 |
| 1.3.3 水热碳化 |
| 1.3.4 高压碳化 |
| 1.3.5 模板碳化 |
| 1.4 聚合物碳化制备碳材料及应用 |
| 1.4.1 阻燃领域 |
| 1.4.2 吸附分离 |
| 1.4.3 催化 |
| 1.4.4 能源存储 |
| 1.4.5 吸波材料 |
| 1.5 论文选题背景及设计思路 |
| 第2章 二维多孔碳纳米片的制备及其在超级电容器中的应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 原料 |
| 2.2.2 多孔碳纳米片的制备 |
| 2.2.3 碳材料的化学活化 |
| 2.2.4 仪器表征 |
| 2.2.5 电极片制备与电化学测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 碳材料的合成过程 |
| 2.3.2 形貌表征 |
| 2.3.3 结构表征 |
| 2.3.4 三电极系统测试 |
| 2.3.5 两电极电容器测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 三维多孔碳的制备及其在超级电容器中的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料 |
| 3.2.2 3D多孔碳的制备方法 |
| 3.2.3 仪器表征 |
| 3.2.4 电极片制备与电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料合成 |
| 3.3.2 形貌表征 |
| 3.3.3 结构表征 |
| 3.3.4 三电极系统测试 |
| 3.3.5 两电极电容器测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 可回收盐模板策略制备多孔碳材料及其应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 多孔碳材料制备 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.2.3 电极片制备与电化学测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 碳材料的合成过程 |
| 4.3.2 形貌与结构表征 |
| 4.3.3 三电极系统测试 |
| 4.3.4 两电极电容器测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于废旧PET的Ni-MOF制备及其碳化产物的电磁波吸收性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 原料 |
| 5.2.2 MOF的合成 |
| 5.2.3 MOF的碳化 |
| 5.2.4 仪器表征 |
| 5.2.5 吸波性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 形貌表征 |
| 5.3.2 结构表征 |
| 5.3.3 Ni/C复合材料电磁波吸收性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、可溶性碳纳米管的大规模制备（论文参考文献）
- [1]单原子/低核原子簇电催化剂的合成及构效关系研究[D]. 吉加鹏. 浙江大学, 2021
- [2]碳基锂硫电池正极材料的改性及电化学性能研究[D]. 邱越. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]新型碱金属电池电极材料与隔膜修饰材料的制备及电化学性能研究[D]. 董春伟. 吉林大学, 2021(01)
- [4]锂硫电池正极纳米材料的构筑与电化学性能研究[D]. 薛智慧. 长春理工大学, 2021(02)
- [5]新型低维催化与气体存储材料的理论研究[D]. 宋晓涵. 山东大学, 2021(11)
- [6]锂硫电池用氢氧化镍基复合材料的制备及性能研究[D]. 赵长锋. 山东大学, 2021
- [7]过渡金属磷化物对多硫化锂的吸附与催化性能研究[D]. 石兆娇. 兰州理工大学, 2021(01)
- [8]钼基纳米复合材料的构筑及其电化学性能的研究[D]. 于博. 电子科技大学, 2021(01)
- [9]碳纳米管阵列的可控制备及功能应用[D]. 吴龙伟. 电子科技大学, 2021(01)
- [10]基于废旧聚合物的碳纳米材料制备及其在储能和吸波中的应用[D]. 马长德. 中国科学技术大学, 2020(01)