一、Electrochemical oxidation of sodium sulfide on rotating ring-disc electrode（论文文献综述）
沈费宸[1]（2021）在《基于丝网印刷技术的多基底硫化氢电化学传感器研究》文中提出丝网印刷电极能够被广泛应用主要得益于时代发展以及科学技术的进步,科研人员通过设计不同的电极形状、改进印刷操作工艺、使用化学物质的方法对电极进行改性修饰,使得丝网印刷电极的检测范围、灵敏度及检测速度提升到了一个新的水平。硫化氢（H2S）作为生活及工业中常见的有毒污染物,因其自身具有的腐蚀性、毒性及还原性对人体和环境构成了一定的潜在威胁。而现有的检测技术难以实现对液体及气体中的H2S进行灵敏、快速、便捷的持续监测。因此,研制一种能够针对不同环境均可正常使用的丝网印刷电化学传感器具有重要意义。碳纳米管是一种具有良好物理、化学性质的材料,也是掺杂和生长后处理的优秀候选材料。其中,多壁碳纳米管直径通常小于100 nm,载流量高达109A·cm-2,弯曲强度为14.2±8.0 GPa。宏观上,多壁碳纳米管（MWCNT）具有优越的电性能,如高电子迁移率、导电率、场效应迁移率。若与其他材料一起使用可以显着提高材料的理化性能,因此被广泛应用在各个科研领域。本文首先对丝网印刷工艺进行探索,研制出能够运用于多种不同特性支撑材料的印刷工艺,以PET材料为电极基底,使用多壁碳纳米管对工作电极表面进行修饰改性,在对p H值以及检测电位等条件优化后,对液相及气相中H2S成分进行检测。主要研究工作如下:（1）设计出具有普适性的电极图形及印刷模板,针对机械强度不同的材料,分别使用机器印刷及手工印刷的方式以研制出具有一定柔性的丝网印刷电极（SPE）。使用SEM、XRD、循环伏安法（CV）、电化学阻抗法（EIS）等一系列表征手段对制得的SPE表面电极形貌进行表征。结果表明,印刷油墨均匀分散在电极基底材料表面,晶型良好,该传感器具有良好的导电性,能够应用于实际电化学检测中。（2）使用PET材料作为SPE的印刷基底,MW-CNT和萘酚-水溶液作为修饰物对SPE工作电极表面进行改性,得到修饰电极（MWCNT-SPE）。使用SEM技术对修饰后工作电极的表面形貌进行表征。在对电解质溶液p H、检测电位优化的前提下,使用计时电流法（i-t）分别检测SPE及MWCNT-SPE对溶液中硫化氢的响应性能。测试结果表明,在修饰3μL（3 wt%）碳纳米管溶液后,在p H为0.9的PBS溶液,检测电位为0.1 V条件下,MWCNT-SPE电极对液体中硫化氢具有宽线性范围（0.5μmol/L-7.24mmol/L）,对液体中低至0.5μmol/L硫化钠具有响应。此外,该传感器对污水中常见的干扰物质具有良好的抗干扰性和选择性。制备的手套基底丝印传感器能够用于液体中硫化氢成分的实时监测。（3）沿用前章的丝网印刷工艺,在具有柔性特点的PET疏水胶带上手工印刷电极图形,使用多壁碳纳米管为修饰材料,构建能够附着于多种测试材料的胶带电极（TAPE）。设计了一种能够将电化学测试端和气体环境简单连接的连续测试方法。依据前章工作中的修饰方法及测试条件,分别检测C-TAPE和MWCNT-TAPE对H2S的响应性能。在优化电极电解质、气体注入方式、电极粘附材料、电极折叠次数等条件下,使用计时电流法（i-t）对两种电极的硫化氢气体响应进行检测。结果得知,在正对电极方向注入硫化氢气体,电极粘附在PET板表面时,MWCNT-TAPE电极对硫化氢气体的实际检测限低达5 ppm,在5-130 ppm的范围内具有良好的线性响应。电极在密封保存的情况下可以使用30天。此外,电极具有良好的柔性,在气体检测领域内具有一定的使用价值。
王倩倩[2]（2021）在《碳基电催化剂的设计制备及其电催化氧气还原合成过氧化氢研究》文中提出过氧化氢（H2O2）是一种环境友好型氧化剂,在医疗卫生、化学工业和环境治理中得到了广泛的应用。预计到2023年,全球过氧化氢年产值将达到55亿美元。目前,过氧化氢主要通过蒽醌法生产,占比约95%,但是这种方法有很多缺点:能耗高,反应过程会产生大量有机副产物,需要大型化工设备集中生产,此外,在储存和运输过程中为了避免H2O2的分解需要加入缓冲剂,在实际应用前移除稳定剂需要额外的成本和时间。电化学氧还原反应（ORR）为H2O2生产提供了一种简便且反应条件温和的方法。随着可再生能源（如水能、风能、地热、太阳能）的发展,利用可再生能源的电力通过电催化氧还原反应生成H2O2是有意义的。ORR可以通过两条途径进行,包括产生H2O的四电子途径和产生H2O2的两电子途径,因此获得高效、稳定和高选择性的电催化剂对H2O2的合成是非常重要的。到目前为止,贵金属（Au、Pt、Pd）及其合金仍是合成H2O2性能最优异的催化剂,但是居高不下的成本严重阻碍了其在工业发展中的应用。碳基催化剂作为一种来源丰富、成本较低、使用稳定性好的电催化剂在许多反应中都展示了广阔的应用前景。因碳基催化剂在H2O2生产中作为2e-ORR电催化剂展现出优异的性能而受到越来越多的关注,本论文从对碳基材料进行形貌结构和活性位点调控出发,以提高催化剂的催化活性和选择性为目标,开展了以下研究:（1）本文提出了一种以海洋褐藻提取物——海藻酸钠为前驱体合成金属掺杂碳基催化剂的策略。海藻酸钠与金属离子(Ni2+)进行离子交换形成“蛋盒”结构,经热退火形成了具有核壳结构的金属掺杂的碳基催化剂（Ni SAs/Ni NPs@C）。Ni SAs/Ni NPs@C电催化剂表现出了优异的ORR催化活性和稳定性,并且H2O2选择性最高可以达到92%。密度泛函（DFT）理论计算证实了Ni掺杂形成的核壳结构以及Ni纳米颗粒（Ni NPs）和Ni单原子（Ni SAs）之间的协同效应促进了H2O2的产生。（2）通过聚合反应将聚硫化蒽醌（PAQS）长链有机聚合物负载于碳纳米管表面制备了PAQS/CNT纳米电催化剂。在碱性条件下,PAQS/CNT表现出优异的ORR电催化性能和稳定性且具有较高的H2O2选择性。通过表征发现醌基官能团是提高H2O2选择性的关键。且有机聚合物的负载量不能过高,当CNT负载的PAQS含量过高时会影响催化剂催化活性,导致选择性降低。
曹硕[3]（2021）在《过渡金属和非金属碳基氧电极催化剂的制备和性能研究》文中研究表明随着能源危机和环境污染等问题日益严重,绿色、可持续发展的新型能源转换装置如金属-空气电池引起了人们的广泛关注。然而,其氧电极上的氧还原（ORR）和氧析出（OER）反应动力学过程缓慢、催化剂成本高等问题,极大地限制了它们的快速发展。对此,本论文设计制备了过渡金属双功能氧电极催化剂和非金属碳基ORR催化剂,并通过物性表征和电化学方法探索了催化剂结构和性能之间的内在关联,具体研究内容如下:（1）采用水热方法,在过渡金属层状碳化物Ti3C2上原位生长层状镍铁双氢氧化物（NiFe-LDH）,然后通过静电相互作用负载铁酞菁（FePc）,制备了一种FePc纳米颗粒均匀分散在NiFe-LDH/Ti3C2表面的二维（2D）多层结构FePc-NiFe-LDH/Ti3C2双功能氧电极催化剂。NiFe-LDH/Ti3C2和FePc两者之间存在电子相互作用,提高了NiFe-LDH的OER催化活性。FePc-NiFe-LDH/Ti3C2的ORR半波电位(E1/2)比Pt/C的正80 m V,在10 m A cm-2下的OER电位比Ru O2的负59 m V。以FePc-NiFe-LDH/Ti3C2作为空气电极组装锌-空气电池,其峰值功率密度达243 m W cm-2,经过200 h的充放电测试之后,电池性能基本保持不变。（2）在Ti3C2上采用水热方法生长NiCo-LDH,然后通过静电相互作用吸附FePc,制备了FePc纳米团簇均匀分散于NiCo-LDH/Ti3C2表面的2D多层结构FePc-NiCo-LDH/Ti3C2双功能氧电极催化剂。NiCo-LDH和FePc之间的电子相互作用,有利于提升NiCo-LDH的OER催化活性。FePc-NiCo-LDH/Ti3C2催化剂催化ORR的E1/2比Pt/C的正80 m V,在10 m A cm-2下的OER电位比Ru O2的负89 m V,且展现出优异的稳定性。以FePc-NiCo-LDH/Ti3C2作为空气电极组装锌-空气电池,其峰值功率密度为148 m W cm-2,可以连续充放电工作80 h。（3）通过水热-热解策略制备了富含缺陷的N和S共掺杂碳基三维（3D）分级多孔结构CNS非金属催化剂。CNS催化剂呈现出以介孔孔道为主的类海绵结构。其3D分级多孔结构降低了电子传输的阻力,提高了反应物和中间体的传质速率。DFT结果表明,N、S共掺杂可以增加碳材料的电导率和结合能,进而提高其ORR催化活性。CNS材料催化ORR的E1/2为0.88 V,超过Pt/C催化剂60 m V。经过8,000圈循环稳定性测试后,ORR的E1/2仅负移2 m V,表明CNS具有优异的循环稳定性。以CNS催化剂为阴极的锌-空气电池具有极高的峰值功率密度(144 m W cm-2),该催化剂有望替代商业化Pt/C催化剂,推动锌-空气电池的快速发展。
吉加鹏[4]（2021）在《单原子/低核原子簇电催化剂的合成及构效关系研究》文中研究说明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。
王鹏[5]（2021）在《MOFs/GO复合材料衍生过渡金属基碳材料的制备及其氧电催化特性研究》文中研究说明化石燃料的日渐枯竭引发了绿色可再生能源储存与转化技术的研究。锌-空气电池（Zinc-Air Batteries,ZABs）由于环境友好性、高效、长时运行能力及高能量密度等特点被认为是最具前景的能源转化装置。但ZABs在实际应用中仍面临由于ORR和OER过程中缓慢的电子转移动力学造成的能量转换效率低、稳定性差等问题。目前,Pt基催化剂及RuO2催化剂分别是最具ORR活性和OER活性的催化剂,但其昂贵又稀少的缺点限制了它们的广泛应用。因此,开发高效、低成本的非贵金属ORR/OER催化剂对于推动锌-空气电池的发展具有十分重要的意义。本论文以石墨烯为催化剂载体,金属有机骨架为活性金属来源,通过配位组装和原位生长等方法制备得到一系列过渡金属-氮-碳（M-N-C）纳米催化剂,并研究了系列材料的ORR及OER性能。具体研究内容如下:（1）以氧化石墨烯为催化载体,通过水热条件下氧化石墨烯（GO）、Fe3+及单宁酸（TA）之间的配位组装诱导Fe-TA@GO的形成,进而以含氮量高的脲作为氮源,经一步碳化制得具有核-壳结构的纳米Fe/C催化剂（Fe/Fe3C@NC-Gs）。对材料的表征与测试表明:Fe/Fe3C@NC-Gs具有独特的核-壳结构、丰富的介孔结构、大的表面积及高效的氮掺杂。铁核和石墨壳的紧密接触有利于调节电子密度,促进电子由铁核向碳壳的转移。同时,碳壳起到对金属物种Fe/Fe3C的保护和限域作用,可以有效防止碱性介质对活性物种的腐蚀,也有利于避免高温碳化过程中金属物种的团聚。在碱性条件下的电化学测试表明:Fe/Fe3C@NC-G-2具有0.97 V的初始电位和0.88 V的半波电位,均高于商用的Pt/C催化剂。此外,当Fe/Fe3C@NC-G-2作为ORR催化剂使用时,其具有比商用Pt/C催化剂还要高的稳定性和优异的抗甲醇毒蚀能力。相较于不掺氮的Fe/Fe3C@C-G-2,电催化性能得到了明显的提升。（2）以氧化石墨烯为催化载体,在液相环境中将其与ZIF-67复合得到催化剂前驱体ZIF-67/GO。并依次通过高温碳化及酸刻工艺得到氮掺杂石墨烯修饰的Co/N共掺杂中空碳纳米胶囊（Co@N-HCCs@NG）。所得到的材料具有以下优点:（i）同时将零维（0D）Co纳米颗粒、零维（0D）空心碳纳米胶囊和二维（2D）石墨烯耦合到同一催化体中,丰富了催化活性物种及界面特性;（ii）中空碳纳米胶囊因其独有的内表面而为整个催化体提供了大的表面积（表面积高达618.12 m2·g-1）;（ⅲ）杂原子N引入碳骨架可以提高碳基的导电性和电子亲和力,有利于提供更多的活性中心,促进电化学性能的提高。同时,N原子的引入可以促进碳纳米胶囊和氧相关物种的反应性,进而加强各个组分之间的耦合。在碱性条件下的电化学测试表明,Co@N-HCCs@NG展示了高的ORR/OER双功能催化活性。对于ORR,Co@N-HCCs@NG展现了高的ORR初始电位（Eonset=0.98 V）和半波电位（E1/2=0.86 V）。对于 OER,Co@N-HCCs@NG 仅仅需要1.528 V的电位就能达到10 mA·cm-2的电流密度,这也优于商用的RuO2催化剂（1.583 V）。此外,Co@N-HCCs@NG也表现出优异的催化稳定性。（3）采用简单的机械配位自组装法成功合成了双氰胺基Co-MOF。以此为金属钴源,将其与氧化石墨烯（GO）进行复合,进而通过高温碳化及酸刻工艺制备得到氮掺杂石墨烯修饰的三维珊瑚礁状碳纳米管组装体（CNAs-NG）纳米材料。在这一策略中,Co-MOF中的双氰胺配体不仅有助于氮的引入,而且可以作为碳纳米管生长的诱导剂。在整个催化剂结构中,金属Co被包裹在碳层中。以氧化石墨烯（GO）为基体对碳纳米管进行桥接,保证碳纳米管的均匀分布。所制备的CNTAs-NG具有三维多孔结构、丰富的缺陷、理想的氮键合类型和高比表面积,这为他们提供了优异的ORR和OER性能。在碱性条件下的电化学测试表明,CNTAs-NG显示了高的ORR初始电位（Eonset=0.97 V）和半波电位（E1/2=0.85 V）以及低的OER过电位（340 mV@10 mA·cm-2）。同时,CNTAs-NG也具有比商用贵金属基催化剂（Pt/C,RuO2）更高的稳定性。
杨晨[6]（2021）在《水下超亲气/超疏气材料的制备及在电化学中的应用研究》文中研究表明近年来许多研究表明,超浸润电极对三相接触的电化学反应有很好的促进作用,使反应的电子转移效率显着提高,为电化学的发展提供了新的探索途径。例如,水下超亲气（疏水）电极在氧还原反应中表现出较好的性能,这归因于在液/气/固三相界面中能够连续捕获足够的氧气;而水下超疏气（超亲水）电极则在析氢反应中表现出良好的促进作用,该电极可促使气泡快速脱离反应位点,三相接触面不会形成大的气泡堆积。迄今为止,超浸润电极已成功应用于不同的研究领域,然而由于价格昂贵,超浸润电极难以生产和实际应用。因此,构建电极三相界面的简单、低成本的方法对于超浸润材料在电化学中的实际应用具有至关重要的意义。本论文选用成本低廉的炭黑和泡沫镍为主要原材料,借助硅烷类的低表面能改性剂,成功制备了可用于电化学反应的功能性润湿材料,制备方法简单易行。本论文的主要研究内容如下:将ZIF-67负载在导电炭黑上制备了氧还原电催化剂,然后通过使用全氟癸基三乙氧基硅烷赋予了催化剂疏水性,通过调节硅烷的含量来控制疏水性的强弱,得到了具有疏水表面的碳基电催化剂。与未改性的催化剂相比,疏水性催化剂具有更大的极限电流密度（从原始催化剂的4.4 m A/cm2到改性催化剂的5.2 m A/cm2）和更高的半波电位（从原始催化剂的0.81 V到改性催化剂的0.83 V）。这种低成本且简单的制备方法获得的电催化剂对碱性和酸性电解质溶液呈现出较好的耐久性和稳定性,这为氧还原催化的研究提供了一种普适且可靠的方法。为了进一步拓展超浸润材料在电化学中的实际应用,继续研究了超浸润界面对析气型电化学反应的推动作用。以泡沫镍为基底材料,利用水热法在泡沫镍上依次负载Co Ni2S4和Mo S2催化剂,成功制备了一种绿色环保、稳定性强、成本低、产氢效率高的水下超疏气电极。该电极可以在强酸碱电解质溶液中保持良好的浸润性能,且其析氢性能循环测试100次几乎不发生变化。此外,该电极的原材料价格低廉易得,可以大规模制备,这为超浸润界面在析气型电化学反应中的实际应用提供了可能。
邵琦[7]（2021）在《钴基/碳复合材料的制备及其电催化性能的研究》文中研究表明锌空气电池（ZABs）以及电解水等清洁能源转换/存储体系由于高效和环境友好等优点已得到广泛关注。而作为其重要的电化学反应,氧还原反应（ORR）、氧析出反应（OER）和氢析出反应（HER）对于贵金属催化剂的严重依赖限制了这些体系的商业应用。因此,开发廉价且高效的催化剂迫在眉睫。其中,过渡金属/碳复合材料催化剂由于价格低廉、活性高和稳定性好成为了研究热点。基于此,本文通过对前驱体的分子设计和碳基体的结构设计,实现了钴基化合物（Co2P和Co9S8）与不同纳米结构的碳材料（碳纳米管、石墨烯和负载碳纳米管的石墨烯）的紧密复合,进而合成了一系列的钴基/碳复合材料,并考察了其电催化性能。主要研究内容和结果如下:（1）以乙酰丙酮钴（C15H21CoO6）作为钴源与六氯三聚磷腈（C16N3P3）和三聚氰胺一起均匀研磨并煅烧,通过简便的一锅法制备了氮、磷双掺碳纳米管包覆Co2P纳米粒子复合材料。得益于自生长策略形成的一维碳纳米管和Co2P纳米粒子之间的紧密包覆结构,材料具有良好的ORR/OER双功能催化性能。材料的ORR半波电位为0.80 V;当电流密度为10 mA cm-2时,展现出360 mV的OER过电位。作为ZABs的阴极催化剂时,展现出65.83 mW cm-2的峰值功率密度。（2）以四硝基钴酞菁（CoPc（NO2）4）作为钴源与C16N3P3和三聚氰胺通过溶剂热法与氧化石墨烯基体进行复合,再经过煅烧,成功制备了氮、磷双掺碳纳米管包覆Co2P纳米粒子/石墨烯复合材料。得益于原位自生长策略合成的紧密结合的三维导电网络结构和丰富的活性位点之间的协同作用,材料展现出较好的ORR/OER双功能催化性能。材料的ORR半波电位为0.81 V;当电流密度为10 mA cm-2时,展现出350 mV的OER过电位。作为ZABs催化剂时,展现出95.47 mW cm-2的峰值功率密度。（3）以四氨基钴酞菁（CoPc（NH2）4）作为有机结构单元、C16N3P3作为连接基团通过缩聚反应构建了基于金属酞菁的共价有机聚合物（CoPc-COP）,并与氧化石墨烯基体通过溶剂热法进行复合,再经过煅烧,成功制备了 Co2P纳米粒子/氮、磷双掺石墨烯复合材料。通过X射线吸收光谱（XAS）技术和密度泛函理论（DFT）计算证实了其组成与结构。得益于所证实的多重活性位点（Co-N、氮和磷的掺杂以及具有金属性质的Co2P）与二维石墨烯之间的原位耦合作用,材料展现出优异的ORR/OER/HER三功能性能。材料的ORR半波电位为0.81 V;当电流密度为10 mA cm-2时,展现出了 320 mV的OER过电位以及245 mV的HER过电位。作为全水解催化剂时,在1.68 V的电压下可达到10 mA cm-2的电流密度;作为ZABs催化剂时,展现出103.51 mW cm-2的峰值功率密度。作为三功能催化剂构建出的ZABs可以驱动全水解高效运行。（4）以四磺酸基钴卟啉（TSPPCo）作为钴、硫和氮源,通过水热法与氧化石墨烯基体进行复合,再经过煅烧,成功制备了 Co9S8纳米粒子/氮、硫双掺石墨烯复合材料。得益于多重活性位点的紧密耦合,材料展现出了优异的ORR/OER双功能催化活性。材料的ORR半波电位为0.79 V;当电流密度为10 mA cm-2时,材料的OER过电位为380 mV。作为ZABs催化剂时,展现出72.14 mW cm-2的峰值功率密度。此外,材料在作为固态ZABs催化剂时也展现出良好的活性与稳定性,显现了其在便携式电子器件中的实际应用潜力。
刘旭[8]（2021）在《铁系金属/纳米碳的制备及锌-空气电池充放电反应机制》文中研究指明锌-空气电池既可以满足动力电池的高能量密度,又可以满足消费型电池的柔性、安全性和便携性。氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）是锌-空气电池中两个重要的正极反应,贵金属（Pt、Ru、Ir）基催化剂具有最优异的ORR和OER活性,但是其差的稳定性、高昂的成本限制了能源技术的发展。因此,开发高效、稳定、低成本的非贵金属双功能ORR/OER催化剂对于锌-空气电池的商业化至关重要。此外,结合原位表征技术,深入阐明催化剂的ORR和OER过程,认识氧电催化剂的设计原则也是十分有意义的。由于Fe系金属（Fe/Co/Ni）和碳纳米材料均具有优异的催化活性和廉价的成本,将两者结合可进一步提高电催化活性及稳定性。本论文以研发高效、稳定的氧反应电催化剂为目标,构筑Fe系金属与碳纳米管、石墨烯等碳材料复合的ORR、OER催化剂,并构建了高性能锌-空气电池。利用原位X-射线吸收谱（XAFs）、X-射线光电子能谱（XPS）等表征手段,深入探究充放电机制。主要的研究内容如下:1、由于电荷密度和电子自旋的差异,硫/氮掺杂的碳基催化剂具有优异的ORR/OER双功能电催化活性。以Co Ni普鲁士蓝为模板,结合化学气相沉积和室温硫化策略制备了硫氮共掺杂碳包覆的Co Ni纳米粒子（RS-Co Ni-Box@CNTs）,并将其作为双功能氧反应电催化剂。结果表明硫掺杂具有刻蚀作用,提高了催化剂的比表面积、暴露了更多的活性位,优化OER性能的同时还提高了ORR的极限电流密度。将其组装成可逆锌-空气电池,测试了电池的循环稳定性。2、碳纳米管与石墨烯纳米片组装的3D结构有利于传质传荷,进一步与Co Fe催化剂可用于双功能氧反应催化剂。采用三聚氰胺作为碳源和氮源,Co Fe合金作为CNTs的催化生长中心,氧化石墨为生长基底,合成了碳纳米管和石墨片层结构相纠缠的三维网络结构Co Fe/N-GCT。对Co Fe/N-GCT催化剂的ORR/OER活性进行研究,并组装了液态可逆和柔性固态锌-空气电池。结果表明电池具有高能效和超稳定的特性,并通过原位XAFs证明ORR和OER的活性位分别在Fe和Co物种上,Fe/Co双金属协同作用使得Co Fe/N-GCT催化剂具有优异的双功能活性。3、通过锌辅助的外延生长策略制备了双金属沸石咪唑骨架（ZIFs）衍生的海胆状Co Zn-NCNTs,将其作为ORR催化剂用于锌-空气电池正极反应。氮掺杂的碳纳米管（CNTs）和嵌入的Co纳米粒子的协同作用赋予了Co Zn-NCNTs催化剂具有优异的ORR活性及稳定性。组装的锌-空气电池具有较高的功率密度、优异的倍率能力和长期稳定性。4、目前,锌-空气电池的效率普遍达不到65%,难以再做突破,探索新型正极是解决当前形势的必然策略。为了进一步提高锌-空气电池的效率和循环稳定性,我们制备了Ni Fe水滑石作为OER材料并与ORR催化剂（Co Zn-NCNTs）匹配用作空气正极。通过引入Ni2+/Ni3+氧化还原电对,将锌-空气电池和锌-镍电池的电化学反应结合起来,用于构建高效率新型杂化电池,同步解决电池发生水淹、水蒸发时锌-空气电池无法稳定运行的问题。离线XPS进一步揭示了Ni-O?Ni-O-O-H在充电/放电过程中的转变过程和杂化电池的运行机制。结果表明,在10 m A/cm2的电流密度下,杂化电池具有超高的能量效率（79.2%）和环境适应性。
杨皓奇[9]（2021）在《非贵金属基氧电催化剂的设计加工、机理分析及器件应用》文中研究说明燃料电池与金属空气电池作为下一代兼具低成本、高性能且环境友好的能源存储与转化器件,在未来社会的众多领域均有着不错的应用前景。为了使上述器件在运行时具有良好的电极反应动力学,贵金属族化合物通常被用作高效的催化剂,其中铂基催化剂被广泛应用于氧还原反应,二氧化钌催化剂则被应用于析氧反应。然而,贵金属化合物因资源稀缺、造价高昂等缺点,大大限制了其在下一代储能器件中的大规模商业化应用。因此,开发地壳中含量丰富、成本低廉且具有与铂钌等催化剂在性能指标上不分伯仲的非贵金属材料作为氧电催化剂,将不仅从源头上改善贵金属化合物的上述缺点,而且种类繁多的非贵金属化合物也可拓宽催化剂材料选择的数据库。本文立足于如何设计加工具有优异氧电催化活性的非贵金属基催化剂（杂原子掺杂碳材料、单原子分散铁-氮-碳材料、莫特肖特基材料）,如何识别催化过程中的活性中心与反应路径并提高活性位点的载量,如何通过机械加工手段制备具有内部自建电场的催化剂并拓展其在实际器件中的进一步应用等三个方向展开深入探究,具体包含以下研究内容:（1）尽管氮掺杂碳材料如石墨烯、碳纳米管等作为催化剂在碱性条件下具有不弱于商业Pt/C的氧还原催化活性及稳定性,但高质量的石墨烯及碳纳米管在制备过程中会用到大量对环境有害的化学试剂,这也导致其生产成本一直居高不下。此外,这类催化剂在设计时通常需要引入外部氮源如尿素、三聚氰胺等,难以达到大规模、普适化制备。针对这一问题,本研究以具有可持续特性的生物质明胶和廉价易得的氯化钠分别作为前驱体和牺牲模板,通过简单的溶胶-凝胶策略,制备出一种具有三维交联多孔结构和大比表面积的氮自掺杂碳气凝胶,该结构有利于加快氧还原催化过程中的传质速率。此外,可从海洋鱼鳞及哺乳动物骨头组织中提取出的明胶本身含有大量的含氮官能团,因此在热解时可无需引入外部氮源。而且,以氯化钠作为模板也避免了传统氢氧化钾活化对高温设备的腐蚀性。温度优化实验表明,于800℃热解时所获得的催化剂在氧气饱和的碱性电解液中表现出卓越的氧还原活性。不仅如此,该氮自掺杂碳催化剂还表现出比商业化Pt/C更为优异的长期运行稳定性,在连续4 h运行后的氧还原电流仍保持在95.7%,而同时期Pt/C催化剂的氧还原电流仅保持在74.3%。（2）近年来,单原子分散的铁基催化剂因具有明确定义的配位环境和最大的原子利用效率,从而在活性位点鉴别与反应机理探究等方面取得了不错的进展。但是,由于铁物种在单原子催化剂制备过程中存在着严重的迁移和团聚现象,因此使得高载量单原子铁催化剂的设计仍然是一个巨大的挑战。此外,由于金属原子配位环境和所用电极结构的不同,单原子铁催化剂中的活性位点在酸性和碱性条件下的氧还原机制也尚不清晰。本研究以凝胶电泳试剂琼脂糖作为络合剂与碳前驱体,通过络合-固定策略成功地合成出一种具有铁单原子分散的氮掺杂多孔碳电催化剂。一系列基于同步辐射光源的先进X射线吸收表征证实了该催化剂中的Fe-N4位点构型。电感耦合等离子体发射光谱测试表明单原子铁在该催化剂中的含量高达2.17 wt.%。得益于如此高载量的原子级分散Fe-N4位点,所制备出的催化剂可在较宽的p H范围内表现出优异的氧还原活性、长期运行稳定性与甲醇耐受性。更重要的是。本研究不仅提出了原子级分散Fe-N4中心在制备过程中的形成机理;而且以p H=0和p H=14的反应条件为代表,利用密度泛函理论阐明了该催化剂具有优异氧还原性能的深层机制。（3）尽管过渡金属磷化物作为非贵金属双功能氧催化剂时具有杰出的氧还原反应和析氧反应催化活性,但在实际的金属空气电池器件中,过渡金属磷化物仍旧面临着安全化制备和本征半导体特性这两个方面的阻碍。首先,在高效磷化制备过渡金属磷化物时,通常会将金属化合物前驱体与次磷酸钠一起煅烧,但该次磷酸钠在高温退火过程中会不可避免地产生剧毒且易燃的磷化氢气体;其次,过渡金属磷化物的半导体特性通常使其表现出较低的电子导电性,从而大大限制了电催化活性。因此,本研究通过机械化学-热解策略成功制备出一种新型的核壳结构莫特-肖特基电催化剂,该催化剂以Co/Co2P肖特基异质结为核,以氮、磷共掺杂碳纳米管为壳层。这种高性价比的机械化学方法可在不使用任何溶剂的情况下触发Co（II）与三聚氰胺的固相络合反应,因此是一种经济、可持续且环保的策略。该催化剂中的莫特肖特基Co/Co2P异质结纳米粒子和氮、磷共掺杂碳纳米管可协同提高整体的电子导电性和双功能电催化活性,而内部中空的氮、磷共掺杂碳纳米管可增强含氧物种的传质。氧电催化实验表明,所合成出的催化剂在碱性介质中可作为一种卓越的双功能电催化剂。更令人印象深刻的是,这种双功能电催化剂在锌空气电池器件中具有超越贵金属催化剂的优异性能,长期循环稳定性甚至可超过200 h。密度泛函理论计算证实,Co/Co2P异质结界面可以产生从Co侧到Co2P侧的自发电子传输以形成内部自建电场,从而导致Co/Co2P异质结的d带中心上移,有利于中间产物在电催化过程中的吸附。
李欣冉[10]（2021）在《基于丙氨酸的钴/镍/铜配合物衍生材料的设计合成及其电催化氧析出研究》文中研究表明随着现代社会的高速发展,全球能源危机逐渐被重视,因此发展清洁高效的能源存储与转换器件己成为科学研究领域的重要课题。电化学氧化和还原反应是许多能源储存和转换设备的基础,电催化氧析出（OER）在电解水产氢、金属-空气电池、可逆燃料电池等多种先进能源设备的能量转换过程中起关键性作用,因而引起了广泛关注。为了进一步发展这些能源存储设备的实际应用,降低OER反应能垒,提高反应效率,许多研究者致力于发展低成本高效能的OER电催化剂。电催化剂的活性受材料的固有属性、晶体结构、金属与氧/氢原子之间的键能、氧缺陷程度、以及反应过程中电子传导能力和电荷转移能力的影响。如何权衡这些因素,找到电催化活性与稳定性的平衡,是目前研究者共同面对的挑战。过渡金属配合物是由过渡金属离子/团簇和配体连接构建而成的材料,它们具有多种晶体结构、独特的孔隙度和可调控的功能。然而由于过渡金属自身性质,大部分过渡金属配合物在电极反应过程中离子和电子的传递受阻,导致其活性不能充分有效利用。过渡金属配合物的衍生材料可以很好的解决这个问题。通过对过渡金属配合物的进一步衍生,可以设计合成新的物质、调整材料的组成、控制材料的形貌,使其具有良好的结构稳定性、机械强度、离子和电子传输能力。另外,复合其他材料时产生的协同效应可以弥补单一组分材料的不足,使其电催化活性得到最大的发挥。本文以设计材料的多级结构,调控材料的电子结构,构建特定的电催化界面三个方面为材料设计的出发点,重点研究铜、钴、镍与丙氨酸通过室温化学沉淀法形成配合物,而后衍生出多种新型的OER电催化剂材料。并通过改变合成条件,调控它们的物质组成、微观形貌、电子结构、氧缺陷程度等诸多影响OER活性的因素。结合理论计算和多种表征技术,总结材料特征与电催化性能之间的构效关系,具体的工作主要从以下五个方面展开:1.氮掺杂调控氧化钴电子结构:引入非金属氮（N）掺杂,优化纳米氧化钴多级结构的内部电子结构。通过简单的化学沉淀法合成钴-丙氨酸配合物,进一步热处理,获得了具有N掺杂纳米CoO与无定形碳的复合物（N-CoO/C）和N掺杂的Co3O4纳米多级结构（N-Co3O4）。具有多孔纳米结构和轻微氧缺陷的N掺杂Co3O4纳米多级结构表现出优秀的OER催化活性和稳定性。此外,结合实验结果和密度泛函理论（DFT）计算表明,N掺杂通过改善Co3O4的电子结构,提高其电导率以及OER过程中对OH-的吸附能力,这些对于提高催化剂的OER活性非常有利。密度泛函理论（DFT）计算表明,在N掺杂后,四氧化三钴纳米颗粒吸附的OH-的O-H键长从0.98延长至0.99 A,表明N掺杂的Co3O4更有利于促进O-H断开并促进OER反应进一步进行。2.电化学活化构建Ni3+非晶相电催化反应界面:通过电化学活化实现微米氧化镍超结构的表面重组,构建Ni3+非晶活性相作为电催化反应界面。在电化学反应过程中,过渡金属电催化剂在其与碱性电解质接触的界面上容易发生高度氧化而原子重构,形成有利于OER的非晶活性层。但是活性层的厚度通常难以控制,厚度太薄则无法提供足够的活性位点,而由大量晶格溶解形成过厚的非晶活性层则易导致原始结构的坍塌。通过简单方法制备非晶态镍（Ni3+）过氧化物层包覆NiO晶体的异质氧化镍纳米颗粒组装而成的微米带超结构。在电化学活化过程中,外部非晶态Ni3+相驱动了氧化镍超结构发生原位表面重建,连续地将晶相NiO转变为无序的非晶态Ni3+相。诱导的表面重构形成了厚度适中的活性表面层作为OER反应界面,进一步促进了电催化作用。在三电极体系中,具有结晶-非晶双相和表面重组优化的氧化镍异质超结构显示出对OER的高电催化活性和优异的耐久性,经过50000秒的安培电流-时间测试过程中保持电流稳定,且其原始的微米带超结构依旧保持良好。3.构建纳米氧化铜多级结构:通过构建纳米氧化铜多级结构优化其OER性能。铜基材料作为电极材料吸引了研究者的广泛关注。然而在作为氧析出电催化剂时,Cu高反键的d轨道状态（3d104s1）使其在吸附过程中很难和氧中间体的O 2p轨道杂化。通过构建多级结构可获得更多有效暴露的活性位点,一定程度上提高铜基电催化剂的效率。因此,以丙氨酸合铜配合物作为前驱体,随后在空气中煅烧获得由氧化铜纳米颗粒构建的多级结构。通过探究在不同煅烧温度条件下的产品特征,揭示了纳米氧化铜多级结构的OER电催化活性与比表面积,结晶程度和元素组成的关系。研究发现,500℃煅烧温度下所获得的纳米氧化铜多级结构在1.0 M KOH中表现出最小的过电压290 mV。此外,结合CuO电催化剂在OER测试后的各项表征,探讨了可能的催化机理及影响其OER性能的因素。4.铜镍合金电子结构的调制与d带中心的优化:在第二章探究非金属氮掺杂调控材料电子结构的基础上,实现了双金属铜镍合金-氮掺杂碳复合材料中金属比例对电子结构的调制及d带中心的优化。合金纳米颗粒表现出优异的电催化活性,这是由于两种金属晶格间的融合实现电子结构的调制与d带中心的优化。然而,纳米级别合金电催化剂的设计合成面临着过程繁琐、合金相分离、对元素的分布,含量以及微纳结构无法精确控制的问题。通过热解一系列不同铜/镍比例的铜镍双金属丙氨酸配合物,调节上述理化特征,获得氮掺杂非晶碳包裹铜镍合金纳米颗粒的多级结构（CuNi NPs@N/C）。根据密度泛函理论（DFT）计算结果,对不同比例的铜镍合金纳米颗粒的d带中心位置和功函数进行了优化调整。此外,具有氮掺杂和边缘面缺陷的多孔碳基底为整体复合材料提供了电解质扩散,电子和物质传输的路径,并且避免了合金纳米颗粒在电化学过程中的团聚,稳定了复合材料的骨架结构。基于铜镍合金纳米颗粒和功能化碳之间的相互作用,CuNi NPs@N/C表现出了优异的OER催化活性。5.复合材料原位生长HKUST-1,进一步优化多级结构与反应界面:合理设计金属有机配合物（MOF）与各种功能材料相结合,不仅可以实现复合材料整体的多功能性,还能产生单个组件中不存在的新的物理化学特性。然而复合多组分的材料通常情况下需要经历复杂的操作过程。以第五章实验样品（氮掺杂碳-纳米铜棒复合材料）为前驱物,通过简单的室温搅拌法在碱性的水-乙醇系统中,保持原本微米级层状结构的基础上,原位生长均苯三甲酸合铜（HKUST-1）。引入直径约1.5μm的八面体HKUST-1极大地提高了原本复合材料的孔隙度,并且在碱性中合成的HKUST-1在OER过程中可保持稳定,支撑在微米层之间形成空隙提高活性位点的暴露并方便物质传输与电子转移。此外,在HKUST-1生长过程中,原本的纳米铜棒表面氧化形成Cu（OH）2活性层,金属价态升高,更有利于OER过程中中间体的吸附。因此,当用于OER电催化时,氮掺杂碳上附着的HKUST-1与异质氧化铜纳米棒复合材料表现出良好的OER电催化性能和结构稳定性。
二、Electrochemical oxidation of sodium sulfide on rotating ring-disc electrode（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、Electrochemical oxidation of sodium sulfide on rotating ring-disc electrode（论文提纲范文）
（1）基于丝网印刷技术的多基底硫化氢电化学传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电化学传感器 |
| 1.1.1 电化学传感器简介 |
| 1.1.2 电化学传感器分类 |
| 1.1.3 电化学传感器在环境检测中的应用 |
| 1.2 丝网印刷电极 |
| 1.2.1 丝网印刷电极概述 |
| 1.2.2 丝网印刷电极工艺 |
| 1.2.3 丝网印刷电极应用前景 |
| 1.3 硫化氢 |
| 1.3.1 硫化氢性质 |
| 1.3.2 硫化氢的应用 |
| 1.3.3 硫化氢的危害 |
| 1.3.4 硫化氢主要检测方法 |
| 1.4 本文研究意义及主要内容 |
| 1.4.1 本文研究的目的及意义 |
| 1.4.2 本文的主要内容 |
| 1.4.3 创新点 |
| 第二章 基于丝网印刷技术的多基底电化学传感器的制备 |
| 2.1 实验材料与设备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 丝网印刷电极的设计 |
| 2.3 丝网印刷电极的制备工艺 |
| 2.3.1 PET板基底电极的制备 |
| 2.3.2 手套基底电极的制备 |
| 2.3.3 PET胶带基底电极的制备 |
| 2.4 传感器表征 |
| 2.4.1 电阻测试 |
| 2.4.2 SEM分析 |
| 2.4.3 XRD分析 |
| 2.4.4 不同基底材料电极的电化学测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于多壁碳纳米管修饰碳丝网印刷电极传感器检测液相硫化氢 |
| 3.1 实验材料与设备 |
| 3.1.1 实验材料 |
| 3.1.2 实验设备 |
| 3.2 修饰电极的制备 |
| 3.3 电化学检测硫化氢原理 |
| 3.4 传感器表征 |
| 3.4.1 XRD分析 |
| 3.4.2 SEM分析 |
| 3.4.3 循环伏安测试 |
| 3.5 碳基丝印电极优化及测试 |
| 3.5.1 优化实验 |
| 3.5.2 优化后碳基丝印印电极测试 |
| 3.6 碳纳米管修饰电极优化及测试 |
| 3.6.1 电极优化实验 |
| 3.6.2 优化条件后修饰电极对硫化氢响应性能测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于PET基底胶带丝印电极的硫化氢气体传感器 |
| 4.1 实验材料与设备 |
| 4.1.1 实验材料 |
| 4.1.2 实验设备 |
| 4.2 电极制备及检测方法 |
| 4.3 电化学传感器检测原理 |
| 4.4 传感器检测条件探索 |
| 4.4.1 传感器电解质选择 |
| 4.4.2 测试气体注入方式的选择 |
| 4.5 传感器性能测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（2）碳基电催化剂的设计制备及其电催化氧气还原合成过氧化氢研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 过氧化氢及其应用概述 |
| 1.2 过氧化氢的主要合成方法 |
| 1.2.1 蒽醌法 |
| 1.2.2 氢氧直接合成法 |
| 1.2.3 电解法 |
| 1.2.4 异丙醇氧化法 |
| 1.2.5 电化学合成法 |
| 1.3 氧还原反应机理 |
| 1.4 两电子氧还原催化剂的发展现状 |
| 1.4.1 贵金属基催化剂 |
| 1.4.2 过渡金属催化剂 |
| 1.4.3 单原子催化剂 |
| 1.4.4 碳基催化剂 |
| 1.4.4.1 本征缺陷碳催化剂 |
| 1.4.4.2 N掺杂碳催化剂 |
| 1.4.4.3 O掺杂碳催化剂 |
| 1.5 碳基催化剂调控策略 |
| 1.5.1 形貌和结构调控 |
| 1.5.2 杂原子掺杂 |
| 1.5.3 本征缺陷工程 |
| 1.5.4 界面调控 |
| 1.6 本论文的研究意义和内容 |
| 第二章 碳层负载Ni单原子/碳层包覆Ni纳米颗粒(NiSAs/NiNPs@C)复合材料用于高效电催化氧还原合成H_2O_2 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验药品 |
| 2.3 实验仪器 |
| 2.4 实验部分 |
| 2.4.1 催化剂的制备 |
| 2.4.2 工作电极制备 |
| 2.4.3 电化学测试 |
| 2.4.4 Tafel斜率 |
| 2.4.5 催化剂稳定性 |
| 2.4.6 催化剂法拉第效率 |
| 2.5 实验结果与讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 聚硫化蒽醌修饰碳纳米管的制备及其电催化氧还原合成H_2O_2应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验药品 |
| 3.3 实验仪器 |
| 3.4 实验部分 |
| 3.4.1 催化剂的制备 |
| 3.4.2 电化学测试 |
| 3.4.3 催化剂稳定性 |
| 3.4.4 双电层电容的测试 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）过渡金属和非金属碳基氧电极催化剂的制备和性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 新型可再生能源装置 |
| 1.2.1 金属-空气电池 |
| 1.2.2 燃料电池 |
| 1.2.3 电解水 |
| 1.3 氧电极电催化机理 |
| 1.3.1 氧还原反应机理 |
| 1.3.2 氧析出反应机理 |
| 1.4 氧电极电催化剂研究进展 |
| 1.4.1 贵金属ORR/OER催化剂 |
| 1.4.2 过渡金属ORR/OER催化剂 |
| 1.4.3 无金属碳基ORR催化剂 |
| 1.5 本论文工作思路及研究内容 |
| 2 实验与表征方法 |
| 2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 催化剂表征与电化学测试 |
| 2.2.1 催化剂表征方法 |
| 2.2.2 电化学测试 |
| 3 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2的构筑及双功能氧电极性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2催化剂的合成 |
| 3.2.1 Ti_3C_2 MXene的制备 |
| 3.2.2 NiFe-LDH/Ti_3C_2催化剂的制备 |
| 3.2.3 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2催化剂的制备 |
| 3.3 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2物性表征 |
| 3.3.1 NiFe-LDH/Ti_3C_2体相结构和表面结构分析 |
| 3.3.2 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2体相结构和表面结构分析 |
| 3.4 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2电化学性能 |
| 3.4.1 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2的ORR催化性能 |
| 3.4.2 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2的稳定性和抗甲醇性能 |
| 3.4.3 FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2的OER催化性能 |
| 3.5 基于FePc-NiFe-LDH/Ti_3C_2的锌-空电池性能 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2的构筑及双功能氧电极性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2催化剂的合成 |
| 4.2.1 NiCo-LDH/Ti_3C_2催化剂的制备 |
| 4.2.2 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2催化剂的制备 |
| 4.3 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2物性表征 |
| 4.3.1 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2体相结构分析 |
| 4.3.2 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2的表面结构分析 |
| 4.4 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2电化学性能 |
| 4.4.1 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2的ORR催化性能 |
| 4.4.2 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2的稳定性和抗甲醇性能 |
| 4.4.3 FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2的OER活性和稳定性 |
| 4.5 基于FePc-NiCo-LDH/Ti_3C_2的锌-空电池性能 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 富含缺陷的三维分级多孔结构N和S共掺杂碳基ORR催化剂的构筑与性能研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 CNS催化剂的合成 |
| 5.3 CNS催化剂的物性表征 |
| 5.3.1 CNS体相结构分析 |
| 5.3.2 CNS表面结构分析 |
| 5.4 CNS的电化学性能 |
| 5.4.1 CNS的 ORR性能 |
| 5.4.2 CNS的抗甲醇性能和稳定性 |
| 5.4.3 CNS的 DFT理论计算 |
| 5.4.4 基于CNS的锌-空气电池性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）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 |
（5）MOFs/GO复合材料衍生过渡金属基碳材料的制备及其氧电催化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号一览表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 涉及氧气反应的电化学能源转换装置 |
| 1.2.1 金属-空气电池 |
| 1.2.2 燃料电池 |
| 1.3 氧还原反应及氧析出反应的机理 |
| 1.4 金属有机骨架(MOFs) |
| 1.4.1 MOFs的合成 |
| 1.4.2 MOFs的应用 |
| 1.5 石墨烯 |
| 1.5.1 石墨烯的分类 |
| 1.5.2 石墨烯的制备方法 |
| 1.5.3 石墨烯的应用 |
| 1.6 氧还原反应及氧析出反应催化剂 |
| 1.6.1 贵金属基催化剂 |
| 1.6.2 过渡金属基催化剂 |
| 1.6.3 非金属碳基催化剂 |
| 1.7 研究内容及技术路线 |
| 1.7.1 研究内容 |
| 1.7.2 技术路线 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 主要试剂及仪器 |
| 2.1.1 主要试剂 |
| 2.1.2 主要仪器 |
| 2.2 材料的制备 |
| 2.2.1 氧化石墨烯的制备 |
| 2.2.2 Fe/Fe_3C@NC-Gs的制备 |
| 2.2.3 Co@N-HCCs@NG的制备 |
| 2.2.4 CNTAs-NG的制备 |
| 2.3 材料的物理表征 |
| 2.4 材料的电化学性能测试 |
| 3 氮掺杂石墨烯修饰的核-壳纳米组分的制备及ORR性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 Fe/Fe_3C@NC-Gs的形成机理 |
| 3.2.2 催化剂的结构与组分表征 |
| 3.2.3 电化学性能分析 |
| 3.2.4 催化剂的构效关系分析 |
| 3.2.5 讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 ZIF-67/GO衍生Co,N共掺杂中空碳纳米胶囊的制备及ORR/OER性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 Co@N-HCCs@NG的形成机理 |
| 4.2.2 形貌及组成结构分析 |
| 4.2.3 ORR电化学性能分析 |
| 4.2.4 OER电化学性能分析 |
| 4.2.5 讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 石墨烯修饰的Co,N共掺杂碳纳米管组装体的制备及ORR/OER性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 CNTAs-NG的形成机理 |
| 5.2.2 形貌及组成结构分析 |
| 5.2.3 ORR电化学性能分析 |
| 5.2.4 OER电化学性能分析 |
| 5.2.5 讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 课题展望与挑战 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士期间研究成果及所获奖励 |
（6）水下超亲气/超疏气材料的制备及在电化学中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 极端浸润材料的理论基础 |
| 1.2.1 材料表面润湿性的研究理论 |
| 1.2.2 材料表面润湿性的几种常见模型 |
| 1.3 基于超浸润性的界面化学反应研究进展 |
| 1.4 极端浸润材料在电化学反应中的应用研究 |
| 1.4.1 气体逸出反应 |
| 1.4.2 气体消耗反应 |
| 1.5 立题思想与研究内容 |
| 1.5.1 立题思想 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2 水下超亲气界面在耗气型电化学反应中的应用研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验及表征部分 |
| 2.2.1 实验材料与仪器 |
| 2.2.2 实验内容 |
| 2.2.3 材料的表征方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 水下超亲气催化剂的制备和形貌分析 |
| 2.3.2 水下超亲气催化剂表面的化学结构及元素组分分析 |
| 2.3.3 水下超亲气反应界面的电催化活性 |
| 2.3.4 催化剂的EIS分析 |
| 2.3.5 水下超亲气界面的环境稳定性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 水下超疏气界面在析气型电化学反应中的应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验及表征部分 |
| 3.2.1 实验材料与仪器 |
| 3.2.2 实验内容 |
| 3.2.3 材料的性能测试及表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 水下超疏气反应界面的气泡行为及电催化活性 |
| 3.3.2 水下超疏气界面的环境稳定性分析 |
| 3.3.3 水下超疏气材料表面的化学结构及成分分析 |
| 3.3.4 水下超疏气电极的EIS分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）钴基/碳复合材料的制备及其电催化性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池及电解水概述 |
| 1.2.1 氢燃料电池简介 |
| 1.2.2 金属-空气电池简介 |
| 1.2.3 电解水简介 |
| 1.3 电催化氧还原、氧析出和氢析出反应机理 |
| 1.3.1 氧还原反应 |
| 1.3.2 氧析出反应 |
| 1.3.3 氢析出反应 |
| 1.4 碳材料催化剂 |
| 1.4.1 非金属碳纳米材料催化剂 |
| 1.4.2 过渡金属-氮-碳(M-N-C)催化剂 |
| 1.4.3 过渡金属/碳复合材料催化剂 |
| 1.5 本论文的研究思路及研究内容 |
| 第2章 氮、磷双掺碳纳米管包覆Co_2P纳米粒子氧电催化剂的制备及性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 材料合成 |
| 2.2.4 材料表征 |
| 2.2.5 电化学测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 电催化材料合成过程分析 |
| 2.3.2 电催化材料结构表征 |
| 2.3.3 电催化材料性能测试 |
| 2.3.4 可充电锌空气电池组装及性能测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 三维氮、磷双掺碳纳米管包覆Co_2P纳米粒子/石墨烯氧电催化剂的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 材料合成 |
| 3.2.4 材料表征 |
| 3.2.5 电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 电催化材料合成过程分析 |
| 3.3.2 电催化材料结构表征 |
| 3.3.3 电催化材料性能测试 |
| 3.3.4 可充电锌空气电池组装及性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 金属酞菁聚合物衍生的Co_2P纳米粒子/氮、磷双掺石墨烯三功能电催化剂的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 材料合成 |
| 4.2.4 材料表征 |
| 4.2.5 同步辐射测试 |
| 4.2.6 电化学测试 |
| 4.2.7 理论计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 电催化材料合成过程分析 |
| 4.3.2 电催化材料结构表征 |
| 4.3.3 电催化材料性能测试 |
| 4.3.4 全水解装置组装及性能测试 |
| 4.3.5 可充电锌空气电池组装及性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 金属卟啉配合物衍生的Co_9S_8纳米粒子/氮、硫双掺石墨烯氧电催化剂的制备及性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验药品 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 材料合成 |
| 5.2.4 材料表征 |
| 5.2.5 电化学测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 电催化材料合成过程分析 |
| 5.3.2 电催化材料结构表征 |
| 5.3.3 电催化材料性能测试 |
| 5.3.4 可充电锌空气电池组装及性能测试 |
| 5.3.5 全固态可充电锌空气电池组装及性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）铁系金属/纳米碳的制备及锌-空气电池充放电反应机制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锌-空气电池概述 |
| 1.2.1 锌-空气电池简介 |
| 1.2.2 机遇与挑战 |
| 1.3 ORR与 OER反应机制 |
| 1.3.1 ORR机制 |
| 1.3.2 OER机制 |
| 1.4 ORR/OER双功能活性位 |
| 1.4.1 ORR/OER活性位的作用 |
| 1.4.2 双功能催化剂设计原则 |
| 1.4.3 反应机制研究 |
| 1.5 双功能催化剂 |
| 1.5.1 杂原子掺杂催化剂 |
| 1.5.2 分级结构催化剂 |
| 1.5.3 单原子分散催化剂 |
| 1.5.4 其他催化剂 |
| 1.6 提高锌-空气电池效率/稳定性的新策略 |
| 1.7 研究目的和内容 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器及设备 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 X-射线衍射分析 |
| 2.3.2 拉曼光谱分析 |
| 2.3.3 X-射线光电子能谱分析 |
| 2.3.4 N_2吸附-脱附等温线分析 |
| 2.3.5 热重分析 |
| 2.3.6 扫描电子显微镜分析 |
| 2.3.7 透射电子显微镜分析 |
| 2.3.8 X-射线精细吸收谱分析 |
| 2.3.9 电感耦合等离子体分析 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 ORR和 OER性能测试 |
| 2.4.2 锌-空气电池性能测试 |
| 第3章 硫氮共掺杂碳包覆的Co Ni纳米粒子双功能催化剂 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 Co Ni-PBAs前驱体的制备 |
| 3.2.2 Co Ni-PBAs@PDA的制备 |
| 3.2.3 Co Ni-Box@CNTs的制备 |
| 3.2.4 RS-Co Ni-Box@CNTs的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 RS-Co Ni-Box@CNTs的结构表征 |
| 3.3.2 RS-Co Ni-Box@CNTs的 ORR/OER性能研究 |
| 3.3.3 RS-Co Ni-Box@CNTs的锌-空气电池性能研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 CoFe/N-GCT双功能催化剂及锌-空气电池正极充放电机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 氧化石墨烯的制备 |
| 4.2.2 PBA-melamine-GO的制备 |
| 4.2.3 CoFe/N-GCT的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CoFe/N-GCT的结构表征 |
| 4.3.2 CoFe/N-GCT的 ORR/OER性能研究 |
| 4.3.3 CoFe/N-GCT的锌-空气电池性能研究 |
| 4.3.4 原位XAFs对反应机制的研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 含有Co-N-C的海胆状氮掺杂碳纳米管用于高稳定的锌-空气电池 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 CoZn-ZIFs的制备 |
| 5.2.2 CoZn-NCNTs的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CoZn-NCNTs的结构表征 |
| 5.3.2 CoZn-NCNTs的 ORR性能研究 |
| 5.3.3 CoZn-NCNTs组装的锌-空气电池性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 利用可逆的Ni~(2+)/Ni~(3+)氧化还原电对构建高效率的杂化锌-空气电池 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 杂化空气正极的设计与构建 |
| 6.2.2 锌-镍/空气杂化电池的组装 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 杂化电极催化剂的电化学性能研究 |
| 6.3.2 杂化电池的性能研究及机制探究 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
（9）非贵金属基氧电催化剂的设计加工、机理分析及器件应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 燃料电池概述 |
| 1.2.1 质子交换膜燃料电池 |
| 1.2.2 微生物燃料电池 |
| 1.2.3 锌空气电池 |
| 1.3 氧电催化概述 |
| 1.3.1 氧还原反应 |
| 1.3.2 析氧反应 |
| 1.4 非贵金属基氧电催化剂概述 |
| 1.4.1 生物质衍生碳催化剂 |
| 1.4.2 单原子催化剂 |
| 1.4.3 莫特肖特基异质结 |
| 1.5 本课题的选题意义与研究内容 |
| 第二章 实验材料、设备及表征 |
| 2.1 实验所用试剂、材料及仪器 |
| 2.2 材料的理化性质表征 |
| 2.3 材料的电催化性能表征 |
| 2.4 锌空气电池器件组装与测试 |
| 第三章 明胶衍生三维交联结构氮自掺杂气凝胶用于高效氧还原反应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与测试 |
| 3.2.1 材料制备与加工 |
| 3.2.2 材料的氧还原性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 微观形貌与结构表征 |
| 3.3.2 元素组成及成分分析 |
| 3.3.3 碱性介质中氧还原活性 |
| 3.3.4 氧还原电子转移路径分析 |
| 3.3.5 氧还原催化稳定性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 络合固定策略制备单原子铁催化剂用于全介质中氧还原反应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验与测试 |
| 4.2.1 材料制备与加工 |
| 4.2.2 材料的EXAFS数据分析 |
| 4.2.3 材料的氧还原性能测试 |
| 4.2.4 理论建模与计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 微观形貌与结构表征 |
| 4.3.2 元素组成和分子结构 |
| 4.3.3 全介质中的氧还原活性 |
| 4.3.4 氧还原长期运行稳定性 |
| 4.3.5 不同介质中的氧还原机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 机械化学制备莫特肖特基异质结用于双功能氧催化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验与测试 |
| 5.2.1 材料制备与加工 |
| 5.2.2 材料的电化学性能测试 |
| 5.2.3 理论建模与计算细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 微观形貌与结构表征 |
| 5.3.2 元素组成和电子结构 |
| 5.3.3 双功能氧催化活性 |
| 5.3.4 实际能源器件中的应用 |
| 5.3.5 验证界面处内部自建电场 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于丙氨酸的钴/镍/铜配合物衍生材料的设计合成及其电催化氧析出研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 OER的评价标准和相关参数 |
| 1.2.1 过电势(η) |
| 1.2.2 塔菲尔斜率(Tafel Slope) |
| 1.2.3 交换电流密度(j_0) |
| 1.2.4 转换频率(Turnover Frequency,TOF) |
| 1.2.5 法拉第效率(Faraday Effciency,FE) |
| 1.2.6 电化学活性表面积(Electrochemically Active Surface Area, ECSA) |
| 1.2.7 质量活性和比活性 |
| 1.2.8 稳定性 |
| 1.3 OER反应机理 |
| 1.3.1 反应途径 |
| 1.3.2 热力学标度关系 |
| 1.3.3 活性描述符 |
| 1.4 涉及电催化的设备 |
| 1.4.1 水分解 |
| 1.4.2 金属-空气电池 |
| 1.4.3 可逆燃料电池 |
| 1.5 提高电催化剂性能的方法 |
| 1.5.1 内部电子结构的调节 |
| 1.5.2 外部层次形态的调控 |
| 1.5.3 电催化界面的构建 |
| 1.6 OER电催化剂的分类 |
| 1.6.1 金属/合金 |
| 1.6.2 氧化物 |
| 1.6.3 氢氧化物 |
| 1.6.4 硫/硒/磷化合物 |
| 1.6.5 磷酸盐/硼酸盐 |
| 1.6.6 其他化合物 |
| 1.7 配合物衍生材料作为电催化剂 |
| 1.7.1 配合物衍生材料的优点 |
| 1.7.2 配合物衍生材料的制备策略 |
| 1.7.3 配合物衍生材料的组成调控 |
| 1.7.4 配合物衍生的多种材料在OER中的应用 |
| 1.8 选择丙氨酸配体的意义 |
| 1.8.1 丙氨酸简介 |
| 1.8.2 丙氨酸配合物的结构特征 |
| 1.8.3 基于丙氨酸配合物的合成 |
| 1.9 本文的研究内容、意义与创新点 |
| 1.9.1 本文的研究意义 |
| 1.9.2 本文的研究内容 |
| 1.9.3 本文的创新点 |
| 第2章 丙氨酸-钴衍生的氧化钴纳米颗粒电子结构的调控及其电催化性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂与仪器设备 |
| 2.2.2 材料合成 |
| 2.2.3 材料表征 |
| 2.2.4 电化学性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 样品的组成和形貌分析 |
| 2.3.2 催化性能测试 |
| 2.3.3 催化机理研究 |
| 2.4 结论 |
| 第3章 丙氨酸-镍衍生的异质氧化镍微米带的电化学表面重组及其电催化性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂与仪器设备 |
| 3.2.2 材料合成 |
| 3.2.3 材料表征 |
| 3.2.4 电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 样品的组成和形貌分析 |
| 3.3.2 催化性能测试 |
| 3.3.3 催化机理研究 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 丙氨酸-铜衍生的氧化铜纳米颗粒多级结构的构建及其电催化性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂与仪器设备 |
| 4.2.2 材料合成 |
| 4.2.3 材料表征 |
| 4.2.4 电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 样品的组成和形貌分析 |
| 4.3.2 催化性能测试 |
| 4.3.3 催化机理研究 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 丙氨酸-铜镍衍生的铜镍纳米合金复合材料的优化设计及其电催化性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂与仪器设备 |
| 5.2.2 材料合成 |
| 5.2.3 材料表征 |
| 5.2.4 电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 样品的组成和形貌分析 |
| 5.3.2 催化性能测试 |
| 5.3.3 催化机理研究 |
| 5.4 结论 |
| 第6章 丙氨酸-铜衍生的氮掺杂碳-纳米铜棒原位生长HKUST-1复合材料的优化设计及其电催化性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验试剂与仪器设备 |
| 6.2.2 材料合成 |
| 6.2.3 材料表征 |
| 6.2.4 电化学性能测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 样品的组成和形貌分析 |
| 6.3.2 催化性能测试与机理分析 |
| 6.4 结论 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间发表的与本毕业论文相关的学术论文 |
| 致谢 |
四、Electrochemical oxidation of sodium sulfide on rotating ring-disc electrode（论文参考文献）
- [1]基于丝网印刷技术的多基底硫化氢电化学传感器研究[D]. 沈费宸. 上海第二工业大学, 2021(08)
- [2]碳基电催化剂的设计制备及其电催化氧气还原合成过氧化氢研究[D]. 王倩倩. 青岛大学, 2021
- [3]过渡金属和非金属碳基氧电极催化剂的制备和性能研究[D]. 曹硕. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]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
- [5]MOFs/GO复合材料衍生过渡金属基碳材料的制备及其氧电催化特性研究[D]. 王鹏. 西安科技大学, 2021
- [6]水下超亲气/超疏气材料的制备及在电化学中的应用研究[D]. 杨晨. 西安科技大学, 2021
- [7]钴基/碳复合材料的制备及其电催化性能的研究[D]. 邵琦. 长春理工大学, 2021(01)
- [8]铁系金属/纳米碳的制备及锌-空气电池充放电反应机制[D]. 刘旭. 黑龙江大学, 2021(09)
- [9]非贵金属基氧电催化剂的设计加工、机理分析及器件应用[D]. 杨皓奇. 吉林大学, 2021(01)
- [10]基于丙氨酸的钴/镍/铜配合物衍生材料的设计合成及其电催化氧析出研究[D]. 李欣冉. 扬州大学, 2021