一、LaCo_(13-x)Ni_x的结构及其电化学性能（论文文献综述）
蒋健[1]（2021）在《基于镍、钴的电化学水氧化催化剂的制备及其催化性能研究》文中认为氢能作为一种高质量能量密度、碳中性的燃料,是传统化石燃料的理想替代品。在众多的制氢方法中,由风能、太阳能、潮汐能等可再生能源产生的电能驱动电催化水裂解,是一种具有应用前景的制氢技术。水裂解包括水氧化析氧和质子还原产氢两个半反应,其中水氧化反应涉及四个质子和四个电子的转移,且需要克服较高的热力学能垒,被认为是水分解反应的瓶颈。因此,研发高效、稳定、廉价的电化学水氧化催化剂是实现大规模、低成本分解水制氢的关键所在。本论文以非贵金属Ni和Co基材料为主体结构,通过具有半金属特性的B元素和具有不同d带中心的Fe、V和Mn元素来调控其中心金属的电子结构和局部配位环境,从而优化水氧化反应中间态的结合能,实现高效、稳定的碱性电催化水氧化。论文的主要研究内容如下:（1）通过操作简便、易规模化的一步化学镀方法,在铜片表面生长NiBx纳米颗粒薄膜,制备了 NiBx/Cu电极。研究了不同B/Ni原子比和退火温度对NiBx/Cu电极的晶相组成、电子传导率和电化学活性面积的影响,结果表明当x=0.45、焙烧温度为250℃时,NiB0.45-250/Cu电极在1.0 M KOH溶液中表现出最高的电催化水氧化活性,仅需要296mV的过电位即可达到10mAcm-2的电流密度,且可以稳定电解60h以上。电化学阻抗谱和Tafel曲线表明NiB0.45-250/Cu电极具有低的界面电子传输电阻和很小的Tafel斜率,因而其高水氧化活性归因于其高效的电荷传输和快速的OER动力学过程。此外,能量散射X射线能谱元素面分布、高分辨透射电子显微镜、原位拉曼光谱（Raman）和软X射线吸收光谱（XAS）一致显示在碱性OER过程中NiB0.45/Cu电极表面原位重构形成NiB0.45/NiOx核壳异质结构催化活性材料。（2）通过一步水热合成方法在亲水碳纤维（CFP）表面生长多金属超薄纳米片阵列（Ni3Fe1-xVx）,当 Fe/V 原子比为 1:1 时,Ni3Fe0.5V0.5/CFP 3D 电极在 1.0 M KOH 溶液中表现出很高的OER活性,达到10和100 mA cm-2的电流密度时仅分别需要200和264 mV的过电位,在100mA cm-2的电流密度下可以稳定电解60 h以上。硬X射线吸收近边结构光谱（XANES）和傅立叶/小波变换的扩展边X射线吸收精细结构（FT/WT-EXAFS）光谱研究以及密度泛函理论计算（DFT）结果表明Fe和V以替代位掺杂方式占据Ni（OH）2中部分Ni的晶格位点。光电子能谱（XPS）和软XAS光谱研究结果揭示了具有不同价电子结构的Fe、V和Ni离子之间存在协同的电子互相作用,以及Fe和V掺杂对调控催化剂中金属的电子结构和局部配位环境的作用。电化学原位Raman和原位XAS光谱研究表明,在碱性OER过程中Ni3Fe0.5V0.5催化剂主体结构会发生重构,生成NiOOH活性相,同时,形成超短的V-O键及严重扭曲的[VO6]八面体结构单元。DFT计算发现,通过氧与Fe相连的V位点具有最优的OER氧中间态结合能和最低的理论过电位。（3）通过水热合成方法在亲水碳纤维的表面原位生长Mn/V共掺杂的Co（OH）2纳米线阵列,制备了 CoxV1-yMny/CFP 3D电极。研究表明,在1.0 M KOH溶液中优化的Co5V0.67Mn0.33/CFP电极在270 mV的过电位下可达到10mA cm-2的电流密度,且可以稳定电解50 h以上。粉末X射线衍射、XANES和FT-EXAFS光谱证明V和Mn均为替代位掺杂,占据Co（OH）2中部分Co的晶格位点,形成[M06]八面体配位结构单元。XPS谱显示Co5V0.67Mn0.33催化剂中Co、V和Mn离子之间存在协同的电子互相作用,Co2+和Mn3+离子的部分电子分别通过氧桥向具有更高d带中心的V5+转移。原位Co K-边XAS光谱和非原位CoL2,3-边XAS光谱研究表明,在碱性OER过程中三金属CoVMn氢氧化物主体框架会发生重构,形成CoOOH活性物种。
王静[2]（2021）在《电子束辐照改性铟/铋基半导体及其光催化氧化还原机制研究》文中研究说明随着公众环保意识增强,以及对于清洁能源的关注,半导体材料被日益广泛地应用于环境治理领域。其中,铟/铋基半导体因其具有优异的物理、化学性能而被广泛研究。尽管如此,铟/铋基半导体还是存在光生载流子复合率高,光腐蚀性严重等不足。本文以铟/铋基半导体材料为基础,利用电子束辐照为主要手段,对其进行界面修饰和改性,并研究了改性后材料的光催化氧化还原性能。其具体内容如下:（1）探究电子束辐照改性In2S3-CdIn2S4@X（X=Ag/Ag3PO4/AgI）三元异质结构纳米管的光催化氧化性能。在可见光下将In2S3-CdIn2S4@X（X=Ag/Ag3PO4/AgI）应用于胭脂红（P-4R）和Cr6+的降解,结果表明,In2S3-CdIn2S4、In2S3-CdIn2S4@AgI和电子束辐照后的In2S3-CdIn2S4@AgI分别能在80min、20min和5min实现胭脂红和Cr6+的完全去除。光致发光（PL）光谱结果表明,电子束辐照可以显着降低In2S3-CdIn2S4@AgI中电子-空穴的复合率。电化学阻抗谱（EIS）结果也进一步证实,电子束辐照处理后的In2S3-CdIn2S4@AgI具有较高的电子-空穴分离效率。这些结果表明,电子束辐照能够增强In2S3-CdIn2S4@AgI三元异质结构纳米管的光催化活性。电子顺磁共振（EPR）实验进一步证实了 In2S3-CdIn2S4@AgI光催化系统中的主要活性基团为·O2-和h+。（2）探究了电子束辐照改性Bi6O7FC13纳米管的光催化性能。首先通过水热反应合成了 Bi6O7FC13纳米管,利用电子束辐照可控调节实现Bi量子点在Bi@Bi6O7FC13-X（X=20/60/90）纳米管界面处的反向生长。随后,将Bi@Bi6O7FCl3-X（X=20/60/90）应用于对CO2进行光催化还原,结果表明,光催化还原4 h后,Bi@Bi6O7FCl3-90对CO的生成速率为15.79 μmol·g-1·h-1,是Bi6O7FC13的6.29倍。PL结果显示,而经过电子束辐照后,Bi@Bi6O7FC13-90的PL峰值最低,说明电子束辐照还原出的Bi量子点抑制了Bi6O7FCl3纳米管中电子-空穴对的复合,Bi量子点的协同作用,使得电子和空穴快速分离,从而提高了光生电子的寿命。通过EPR实验证实了,光激发后在光催化剂表面产生的h+、·O2-和·OH提升了光催化还原CO2的效率。（3）探究电子束辐照改性层状Bi2WO6微球的光催化性能。以层状Bi2WO6微球为模板,用电子束辐照使Bi2WO6中的Bi-O键解离得到具有氧缺陷的Bix@Bi2-xWOn。将所获得的光催化剂应用于土霉素的光催化降解,结果显示,Bi2WO6能在50min实现对土霉素的降解,Bi0.32@Bi1.68WO5.80可以在20 min内完全去除水体中的土霉素。XPS结果表明,与Bi2WO6相比,Bi0.32@Bi1.68WO5.80中Bi和W的正极化率增加,而O的负极化率增加,这证明其中存在Bi0和氧缺陷。DFT结果进一步证实了氧缺陷位点处的电子云密度增大,从而促进了光催化反应。EPR实验结果表明,由电子束辐照产生的晶格氧缺陷可增强·OH自由基的生成,而.OH自由基可激活SO42-产生·SO4-自由基。
聂祥坤[3]（2021）在《富锂锰基正极材料的制备及协同改性研究》文中认为电动汽车等大型电动工具的兴起,对锂离子电池的能量密度,倍率性能和循环寿命提出了更高的要求。高性能锂离子电池正极材料的开发是解决当前问题的关键,在众多正极材料中,富锂锰基材料（Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2）（LMO）以其高工作电压、高放电比容量、环境友好,成本低等优势,是一种理想的锂离子电池正极材料。然而,它低的首圈库伦效率及循环过程中电压和容量的不断衰减等问题,严重地制约了其在锂离子电池中的应用。此外,倍率性能和循环稳定性,同样有待提高。造成这些问题的根源有两个:第一是材料自身的结构因素;在充电过程中,锂空位和氧空位的形成,使富锂锰基材料结构体系能量增加,形成热力学不稳定的状态,促使过渡金属元素迁移最终导致相转变,此现象在循环过程中持续发生,造成电压和容量的不断衰减。第二是富锂锰基材料与电解液的界面副反应;高活性的过渡金属离子及氧离子在充放电过程中不断与电解液发生氧化还原反应,造成富锂锰基材料表面的侵蚀及电化学惰性副产物的产生和堆积,进而降低了材料的电化学性能。鉴于此,本文首先采用不同的制备方法制备富锂锰基材料,并进行对比分析,选取合适的原材料;随后采用协同改性的方法,同时从稳定材料内部结构和抑制副反应的角度改性富锂锰基材料,提升其电化学性能,本文主要研究内容如下:（1）分别采用溶胶凝胶法和共沉淀法制备LMO材料,首先对两种方法得到材料的形貌、阳离子混排程度、比表面积等进行对比研究,结果表明溶胶凝胶法得到的材料（LMO-SG）为纳米级材料,而共沉淀法得到的材料（LMO-CP）是微米级材料;LMO-SG 阳离子混排程度高于LMO-CP,但是溶胶凝胶法得到的材料比表面积明显大于共沉淀法得到材料的比表面积。随后对其电化学性能进行分析,结果表明,LMO-SG表现出高的放电比容量（0.1 C,269.9mAh/g）,高的首圈库伦效率（81.97%）和高的倍率性能（5 C,142.7 mAh/g）,但其循环稳定性较差（0.5C下循环100圈后容量保持率为92.8%）,且在循环过程中电压衰减严重,0.5 C 100圈循环后电压降为0.32V。LMO-CP在循环过程中存在活化过程,其展示出低的首圈库伦效率（69.57%）和差的倍率性能（5C,117.5 mAh/g）,但是结构稳定性好,0.5 C 100圈循环后容量保持率为95.58%,电压降为0.2 V。对循环后的极片进行XRD表征发现LMO-CP的阳离子混排程度仍然低于LMO-SG,表明在循环过程中其具有更高的结构稳定性。造成以上结果的原因是,LMO-SG为纳米级别的材料比表面积大,锂离子传导路径短且与电解液的接触充分,有助于容量和倍率性能的发挥,而微米级材料比表面积明显减小,内部颗粒中锂离子的扩散路径长,但在表层颗粒的保护下避免了内部颗粒直接与电解液接触,进而抑制了界面副反应和氧气的释放,从而提高了其循环稳定性。（2）采用同时形成阳离子（Na+）掺杂协同表面（Li2-xNaxSi03）包覆的方法抑制LMO循环过程中的电压衰减。通过原位水解和高温煅烧工艺一次性实现对富锂材料的双重改性。利用Na+掺杂的钉扎效应稳定材料内部结构,协同高稳定性和高电化学活性的Li2-xNaxSiO3保护材料表面,将改性后的材料与未改性材料及相同量的Li2SiO3包覆的富锂锰基材料进行结构和电化学性能分析。研究表明改性后的材料阳离子混排程度低、锂离子层层间距明显增大。1wt%Li1.5Nao.5SiO3改性显着地抑制了循环过程中的电压衰减,0.5 C下循环100圈后电压降仅为0.198 V,是1%wt Li2SiO3包覆的富锂锰基材料电压衰减的52%,以及未改性富锂锰基材料的电压衰减的29%。此外,其放电比容量（0.1 C,280.9 mAh/g）,倍率性能（1C,200.6 mAh/g）和循环稳定性都得到了明显提升。（3）采用阴离子（S2-）掺杂协同表面（Cu9S5）包覆的方法改性LMO。利用CuS结构不稳定的特点,通过高温煅烧的方法同时实现LMO的双重改性。S2-掺杂降低了材料中相应键能,调整结构应力及过渡金属元素的电子云排布,协同Cu9S5和LMO具有相同的层状结构（R3m空间群）及高的电子电导率的特点,显着提升LMO的电化学性能。1%CS@LMOS展示出高的首圈库伦效率84.07%,优异的倍率性能5C倍率下容量为151 mAh/g,优异的循环稳定性,在1C倍率下100圈循环后的容量保持率为92.76%。此外,锂离子的表观扩散系数也得到了极大地提升,充电过程中 1%CS@LMOS的表观锂离子扩散系数为0%CS@LMO的1.2倍,还原过程中是其1.17倍。（4）首次引进路易斯酸性材料改性LMO,进一步完善协同改性的方法。针对包覆层脱落、晶格不匹配、包覆不均匀等问题,提出路易斯酸性材料双（邻苯二酚）二硼酸脂与LMO材料原位反应结合高温煅烧工艺,原位诱导富锂锰基材料表面形成高晶格匹配度的B3+掺杂Li0.49Mn2O4型尖晶石结构表面包覆及LMO表面（BO3）3-掺杂的改性。改性后材料SLLMO的首圈库伦效率明显提高（从改性前的79.9%提升到了 85.6%）;循环稳定性明显提高,SLLMO样品在0.5 C倍率下循环100圈后容量保持率为97%,1 C倍率下400圈循环后容量保持率为72.5%,远高于LMO样品在相同条件下的88%和57.8%;同时提升了离子扩散速率,SLLMO的表观锂离子扩散速率在充电过程中为未改性材料的1.55倍,在放电过程中是其2.19倍,1 C倍率下400圈循环后其离子扩散速率依然是未改性的1.6倍。
黄一川[4]（2021）在《用于质子交换膜燃料电池双极板的不锈钢成分优化》文中研究表明化石燃料的使用以及由此产生的温室气体和挥发性有机化合物的排放正在造成严重的环境问题。这些环境问题每年都导致巨大的经济损害。众所周知,车辆的排放是全球变暖现象的潜在原因之一。因此,燃料电池车辆能够直接将化学能转化为电能,是一种可以减少车辆排放替代方案,清洁环保无污染。双极板是燃料电池的重要部件之一。常用的金属双极板主要有钛合金,铝合金,不锈钢,镍基合金等,都无法直接作为双极板使用,需要成分优化或者表面改性。其中最经济适用的是不锈钢,成本低廉,产量高。目前质子交换膜燃料电池不锈钢双极板材料的首选是316L不锈钢,服役条件下不锈钢会自然形成钝化膜,虽然保证耐蚀性,但导电性往往不足。因此耐蚀性与导电性这对矛盾性能,打破了其使用寿命与电池输出功率的平衡。本工作利用团簇式方法,重新审视了Fe-（Cr,Mo）-Ni基础体系合金,期望通过对合金进行成分精修,在保持合金良好耐蚀性的同时,提升不锈钢的导电性。团簇加连接原子模型确定了固溶体中的分子状结构单元,涵盖了一个最近邻的团簇加几个近邻的连接原子。首先,解析316L不锈钢的成分,用16原子团簇式[Ni-Fe11Ni1]Cr2.8Mo0.2来描述,其中以Ni为中心的团簇的近邻原子是Fe11Ni1,并连接了三个连接原子Cr2.8Mo0.2。进而,通过固定三个连接原子,达到足够的耐蚀性要求,设计了不同Ni含量的新成分,Ni含量从6.63%（质量分数）变到32.74%,得到符合团簇成分通式[Ni-Fe13-xNix-1]Cr3=Fe13-xNixCr3（x=1～5）和[Ni-Fe13-xNix-1]Cr2.8Mo0.2=Fe13-xNixCr2.8Mo0.2（x=2.5,3）的合金成分。利用真空电弧熔炼至少5次并铜模吸铸成10 mm试棒,随后1150℃固溶保持2h并水淬处理。在模拟双极板服役环境下（0.5mol/L H2SO4+2ppm HF）,随着Fe-Cr-Ni系列合金中Ni含量的增加,酸钝化后自腐蚀电流密度下降到1.034μA/cm2,电化学氮化后下降到0.286μA/cm2,远低于工业316L不锈钢的性能参数（分别为7.51和0.466μA/cm2）,达到目前双极板0.55μA/cm2的行业目标。同时,与碳纸的接触电阻（在0.064 MPa压力下）保持与316L不锈钢相同的水平,约1.1Ω·cm2。Mo的加入进一步提高了性能:电化学氮化后的最佳自腐蚀电流密度和接触电阻分别为0.131μA/cm2和0.91Ω·cm2。最佳合金成分为[Ni-Fe10Ni2]Cr2.8Mo0.2=Fe-19.6Ni-16.2Cr-2.1Mo,wt.%。
杨益[5]（2021）在《RSOC电极材料表面反应的第一性原理与实验研究》文中研究说明作为一种高效、低成本、全固态、灵活的能源转化装置,可逆固体氧化物电池（Reversible Solid Oxide Cell,RSOC）近年来受到广泛关注。RSOC既能在燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）模式下将燃料气（如氢气与碳氢燃料）中的化学能转化为电能,也能在电解池模式（Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC）下,利用可再生能源（如风能、太阳能）产生的电能电解CO2或H2O等,将电能转化为化学能（如CO或H2等）储存起来。RSOC可以在两种工作模型间灵活切换,以满足不同情况下的使用需求,有望成为解决能源与环境问题的有效技术之一。RSOC主要由电解质、空气极和燃料极三部分组成。电解质的主要作用是提供足够的离子传导,而电极（空气极或燃料极）则作为催化剂,是表面反应（如气体分子在电极表面吸附解离等）的主要场所。当前,由于RSOC电解质材料的相关研究已经相当成熟,电解质的选择和使用思路已基本确定,因此电极表面的反应速率通常决定了整个RSOC的性能。深入探究各类气体分子在电极表面的反应过程,揭示电极的催化机理及其材料本征性能间的关系,对理解、设计和开发新型电极材料至关重要,是发展RSOC的关键。借助基于密度泛函理论（Density Functioanl Theory,DFT）的计算方法,结合电化学实验表征手段,本论文重点考查电极表面上发生的关键反应,包括氧气还原反应（Oxygen Reduction Reaction,ORR）、二氧化碳还原反应（CO2 Reduction Reaction,CO2RR）和析氧反应（Oxygen Evalution Reaction,OER）;并在上内容的基础上,讨论电极材料的结构、组成等因素对表面催化性能的影响,并给出相关机理。本论文分为六章,具体内容为:第一章为绪论,是全文的工作基础。首先具体介绍了 RSOC在不同模式下的工作原理、极化损失和关键材料（空气极、燃料极和电解质材料）等基本信息。随后介绍了 DFT的相关内容,包括DFT的发展历程、各交换关联泛函的优缺点和适用对象、以及一些在实际计算模拟过程中的常用软件。接下来介绍了在本论文中常用的电化学研究方法和原理,并介绍了 DFT在RSOC中实际应用的例子。最后是本论文的立题依据和研究内容。第二章选择La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）作为混合导体氧化物的代表,分别研究绝缘体浸渍的LSCF与表面锶偏析形成的绝缘体-LSCF新相的氧表面交换性能。本章分为两个部分。第一部分研究发现在LSCF表面浸渍MgO绝缘体相,修饰后的LSCF在750℃下的表面交换系数是纯LSCF的2.4倍。电化学测试结果证明MgO促进了 LSCF表面的电荷转移过程,因此有利于LSCF的ORR性能。第二部分通过生长三种不同取向单晶LSCF薄膜,即LSCF（100）、LSCF（110）和LSCF（111）,分别研究其氧表面交换性能,并利用DFT计算研究不同晶面的反应机理。实验结果表明LSCF薄膜表面存在正常的和Sr富集（SrCO3）的表面区域,因此每个表面存在两个化学氧表面交换系数。结合DFT计算,深入研究了 SrCO3对LSCF各晶面电荷转移过程的影响作用,指出构建异质结构界面,并利用功函数差异调控能带弯曲和电荷转移方向,对提高混合导体氧化物氧表面交换活性至关重要。第三章研究了混合导体氧化物电极在CO2RR中的潜在应用。该工作主要讨论钙钛矿结构的混合导体氧化物作为SOEC燃料极电解CO2的电化学性能、表面相互作用以及 CO2RR机理。本章分为两部分,第一部分研究La0.8Sr0.2FeO3-δ（LSF）作为SOEC燃料极电解CO2的电化学性能,结合Raman光谱和DFT计算结果证明LSF表面存在碳酸根物种,是CO2RR的关键中间体;进而利用DFT计算模拟出LSF表面的CO2RR机理,并发现氧空位能降低CO2RR所需的能量,能促进反应进行。第二部分研究 Bi 元素对La0.75Sr0.25Cr0.5Fe0.5O3-δ（LSCrF）的影响,包括电导率、表面交换系数和CO2吸附解离性能,提出Bi掺杂是提高SOEC燃料极电解CO2性能的有效方法。第四章研究了 CO2分子在金属-氧化物陶瓷电极表面的活化过程和还原机理。应用 DFT 搭建了 CeO2,Pt-CeO2和Pt-Sm0.2Ce0.801.9（SDC）三种催化剂表面。研究了 Pt和CeO2基表面之间的电荷转移过程,和CO2在三种表面的吸附活化性质,指出金属d电子活性是吸附活化CO2分子的关键。随后模拟了 CO2在每种催化剂表面可能的还原过程及循环性能,发现在CO2RR在Ptupper位点最有利。结合ECR测试结果,确定了三种催化剂对CO2RR的催化活性顺序,证明了Pt-SDC可高效催化CO2RR。第五章研究了混合导体氧化物材料的OER性能及机理。本章分为两部分,第一部分以在钙钛矿氧化物A位引入K元素作为设计思路,来提高材料中氧空位含量、增强材料碱性促进水合以及提高质子传导性能等。选择Sr2Fe 1.5Mo0.5O6-δ（SFM）作为研究对象,并合成了 K0.25Sr1.75Fe 1.5Mo0.5O6-δ（KSFM）氧化物,成功实现了上述目标。DFT计算发现KSFM能更有效地促进H2O解离,表明KSFM具有更好的OER活性,提出K掺杂是质子传导型（P-RSOC）空气极性能的有效策略。第二部分研究混合导体氧化物在常温条件下的OER性能,研究了立方相F掺杂钴酸锶和六方相钴酸锶在OER性能表现下的差异,指出立方结构钴酸锶基材料可有效提高提高OER催化活性。第六章是总结与展望部分。主要内容包括本论文各部分的研究要点、不足之处,并展望了未来研究的方向。
苗宪兵[6]（2020）在《电子结构调控过渡金属氧化物析氧反应活性》文中指出目前,以水分子作为能源载体的能源储存与转换技术是最有效最理想的技术。水分解的阳极半反应涉及到多步质子耦合电子协同转移过程,致使其反应动力学速率极其缓慢,从而形成了额外的过电位来驱动反应的进行。虽然贵金属基催化剂能够降低析氧反应过电位,但出于地球储量以及使用成本等方面的考虑,寻找低成本且高催化活性的析氧反应催化剂材料对于推动氢能源可持续发展具有十分重要的研究意义。本论文选取具有电催化析氧反应潜力的过渡金属氧化物为研究对象,紧扣材料的电子结构特性与其析氧反应催化性能之间的构效关系,调控电子结构以期实现反应能垒的优化。通过调控颗粒尺寸,氧空位,维度,配位环境等手段调节材料的电子结构如自旋属性,d带中心以及金属d带轨道与氧p带轨道之间的杂化强度,优化活性位点与氧吸附物种之间的键合强度,从而增强催化位点的内在活性以及降低反应能垒,实现了电催化析氧反应活性的提高。本论文具体内容包括以下几点:1.钴酸盐LaCoO3中钴离子具有较优的电子构型,被认为有望成为贵金属基析氧反应电催化剂的替代者。然而,较高的反应活化能垒使得其水氧化活性没有达到预期值。本文提出通过调控颗粒尺寸来调整钴酸盐中钴离子eg轨道填充态以实现其电催化析氧活性的增强。X射线衍射,磁性测量以及EELS分析表明颗粒尺寸的降低诱导了LaCoO3表面Co3+离子自旋态转变即低自旋态转变为高自旋态。通过将颗粒尺寸减小到约80 nm,成功地将Co3+离子eg轨道填充从1调节到Shao-Horn原则所期待最优值1.2,增强了催化活性位点的本征活性,降低了反应能垒,从而实现了析氧反应活性的提高。2.通过液相剥离策略制备了单胞厚的Bi2Sr2Co208+δ纳米片。磁性测试表明通过维度调控从三维降低到二维,引起了边缘层钴离子的自旋态从低自旋态到高自旋态的转变,显着增强电催化活性位点与吸附物种之间的电荷转移能力从而提升析氧反应活性。此外,电化学活性表面积的增加克服了其固有活性位点的不足,也有助于提高水氧化活性。3.近年来,许多研究报道在过渡金属氧化物中引入氧空位可以有效地改善其电催化析氧活性。然而对于氧空位在水氧化过程中所扮演的角色仍缺乏充分的认识。以双钙钛矿PrBaCo2O6-δ为例,我们发现其固有析氧反应活性随着氧空位的大量增加而呈现出显着降低,这与之前报道的钴氧化物有很大不同。PrO1-δ层中氧空位形成了四方锥Co3+O5和八面体Co4+O6沿b轴交替排列的有序结构,诱发了八面体Co3+离子自旋态从高自旋态向低自旋态的转变。这些电子结构的变化导致了钴离子eg填充的大幅减小,电阻率的明显增加以及Co-O键共价强度的显着减弱,从而大大减缓了水氧化动力学。我们的工作为氧缺陷析氧反应催化剂的物理基础提供了一个深刻的理解。4.针对目前大多数钙钛矿锰氧化物较弱的Mn-O共价以及高反应能垒限制其电催化析氧反应活性的问题,本文通过调控Mn-O配位数来增强Mn 3d-O 2p之间的共价强度,实现电催化析氧反应性能的提高。通过去除MnO6八面体顶端氧原子来降低Mn配位数使得Mn3+离子的eg轨道明显分裂,导致3dz2轨道降低到接近O 2p轨道,从而加强了 Mn 3d-O 2p之间的杂化。Mn 3d-O 2p共价的增强可能激活晶格氧活性位点,降低形成O-O键所需能垒,有利于提高反应动力学速率,从而提升析氧反应活性。特别是,具有MrnO4方形平面的钙钛矿氧化物CaMn7O12在碱性溶液中表现出较小的过电位和塔菲尔斜率。此外,扭曲变形的Mn-O框架导致eg轨道分裂,增强了活性Mn3+离子的稳定性,从而使CaMn7O12析氧反应性能在中性介质中仍保持高活性和稳定性。5.针对当前大多数催化剂在酸性电解质中持久性不佳的问题,本文提出通过构建复杂结构氧化物的策略来优化催化剂酸性水氧化稳定性。电子结构和DFT计算表明相比于RuO2,四钙钛矿钌酸盐CaCu3Ru4O12有着较低的Ru 4d带中心。Ru 4d带中心的降低导致较弱的Ru-O键共价性,有效地优化钌活性位点对氧吸附物种的吸附,有利于促进析氧反应过程中迟缓的动力学速率和增强其本征内在活性。此外,较弱的Ru-O结合强度降低了晶格氧氧化还原,从而降低Ru的溶解速率,有利于提高其在酸性电解质中的稳定性。
王丛[7]（2020）在《过渡金属氮化物制备、微结构调控及其超级电容、电催化产氢性质研究》文中研究说明经济社会的快速发展和人们对美好生活的向往使得能源短缺问题越来越突出。当今社会发展所使用的主流能源依然是石油、煤炭、天然气等化石能源,随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重,开发清洁、可持续的能源来代替化石燃料迫在眉睫。随着由风能、太阳能、潮汐能等可再生能源所产生的电能被应用在社会生产的各个领域,人们对电能的快速存储提出更高要求,超级电容器以其高功率密度、极短充电时间、超长的循环寿命和强环保性能等特点在能量存储领域受到了广泛关注。随着可持续发展观念的进一步普及,人们对生态环境和绿色能源越来越重视,除了以上可再生能源外,氢能作为新型能源,以其高能量密度、循环可再生和环境友好等特点,且与燃料电池技术的结合可以直接应用于现有的电气设备,成为未来社会代替化石能源最具潜力的新型能源。电解水制氢技术是目前最优的方式之一,目前的电催化产氢电极主要利用贵金属Pt,其低储量和高价格极大地限制了电催化产氢技术在未来实际生产中的广泛应用。因此,基于超级电容器和电催化产氢技术未来的发展前景,对高性能、低成本的超级电容器电极材料和非贵金属电催化产氢电极的探索和设计成为能量存储和转化的重要前提,对实现电能快速存储和氢能广泛利用具有重要推动作用。过渡金属氮化物因其独特的物理和化学性质在能量存储与转化领域,尤其在超级电容器和电催化产氢领域受到越来越多的关注。过渡金属氮化物形成过程中,氮原子掺入金属晶格中,引起原金属d轨道的收缩,从而使其成为接近贵金属催化剂的电子结构。而且,由于氮原子的半径较小,在形成化合物时易于嵌入金属晶格的空隙位置,使得金属原子在很大程度上保持原有的密堆积结构。这种结构使得过渡金属氮化物具有较高的导电性,同时氮的掺入使其获得优良的抗腐蚀性能,这些优点使得过渡金属氮化物在能量存储与转化领域异军突起,成为超级电容器电极材料和电催化产氢材料的重要研究内容。基于超级电容器和电催化产氢技术在能量存储和转化的重要应用,针对目前超级电容器和电催化产氢催化剂存在的问题,本论文以具有优良物理化学性能的过渡金属氮化物（TiN、VN、MoN、WN）作为主要研究对象,从材料结构与性能的关系入手,结合纳米材料制备和微结构调控技术,通过对过渡金属氮化物的形貌、组分、缺陷等参数进行调控,研究其对超级电容器存储性能和电催化分解水产氢性能的影响规律,并结合理论计算模拟研究电催化分解水产氢热力学过程,进一步提高过渡金属氮化物材料在能量存储和转化方面的相关性能。在此基础上,通过材料复合,基于复合材料界面、缺陷、电子结构协同作用,对其超级电容器存储性能和电催化分解水产氢性能进一步优化,设计制备具有高效电荷存储性能和电催化分解水产氢性能的新型能源存储与转化材料的相关设计理论、制备方法和调控手段,进一步推动和促进过渡金属氮化物材料在能源存储与转化领域的应用。本论文的主要研究内容及结论如下:在第一章中,首先简单介绍了能源存储和转化的重要意义,并简要介绍了超级电容器和电催化产氢技术的研究背景及意义、基本原理和活性评价指标,并对超级电容器和电催化产氢技术的研究进展做了简单介绍,然后就过渡金属氮化物在超级电容器和电催化产氢中的应用做了系统的介绍,包括过渡金属氮化物材料的制备、性能以及改性策略等,通过分析现有氮化物材料在超级电容器和电催化产氢催化剂所存在的问题,提出了基于材料结构与性能的关系,通过纳米材料制备和微结构调控,进一步提高过渡金属氮化物超级电容性能和电催化产氢性能的研究思路,并对本论文的选题意义进行了简单讨论。在第二章中,主要开展了 TiN自支撑纳米阵列和VN/C自支撑复合电极的制备及超级电容性质的研究。（1）通过水热-高温氮化方法,在导电基底Ti片上原位合成具有不同形貌的TiN纳米结构。通过调节反应温度、时间等参数,对前驱体的形貌和微结构进行调控,制备了具有多孔结构的TiN纳米片阵列,该阵列完美保持了前驱体的纳米薄片结构,具有较大比表面积,为电子传输提供更多运输路径,同时纳米片上的孔洞结构有利于增加电解液与材料的有效接触,为电子提供更多吸附位点。而Ti片同原位制备的TiN纳米结构之间具有良好的界面接触,可有效降低TiN与Ti基底间的电阻,加快电子的传输。经过电容性能测试,其最高质量比电容为81.63 F g-1;同时该电极表现出良好的稳定性,在经过2500次循环后仍能保持100%的电容量。将两片电极与固态电解质组装成器件后测得较高的体积比电容,以及较高的能量密度和功率密度。（2）在泡沫镍上制备了 VN/C自支撑复合材料电极,通过改变壳聚糖水溶液的加入量,对样品的表面形貌进行调控。其中,具有花片状纳米结构的VN/C电极表现出最好的超级电容性能,在扫描速度为2 mV s-1时获得较高的电容为386.6 F g-1,在高电流密度下仍可以保持良好的倍率性能。通过分析发现,花片状VN/C具有良好超级电容性质的原因主要归结为:壳聚糖经过高温氮化后转化为碳材料均匀分散在VN中,提高了 VN的导电性,促进电子传输;花片状纳米结构具有较大比表面积,增加了电极同电解液的接触面积,并为电子的传输提供更多的运输路径,加快电子转移,在双电层电容的形成过程中吸附更多的电子,增加复合材料体系的电荷存储量,提升其电容性能;导电基底同VN的良好界面接触,可降低界面接触电阻,提升电子传输的有效性,并且省去了繁杂的电极制备工作。实验结果证明,形貌调控获得大比表面积以及提高材料导电性加快电子传输可以有效改善材料的电容性能。在第三章中,主要开展了 MO2N/Ce02复合电催化剂及其电催化分解水产氢性能的研究。基于Ce02价态的灵活转换和氧空位对水吸附和解离的促进作用,通过两步水热和后续氮化的方法在泡沫镍上合成了具有多孔结构的纳米薄片MO2N与Ce02复合材料,并详细研究了其在电催化产氢方面的性能。通过对比电催化HER测试结果发现,该复合材料体系的催化活性远远高于单一相的MO2N和Ce02,在碱性介质中测得其过电位仅为26 mV（10 mA cm-2）,并且在多电流（10、20、50、100和150 mAcm-2）稳定性测试（25 h）中保持良好的稳定性,在恒电压下经过100 h产氢测试仍能保持稳定的电流密度。实验数据分析和DFT计算结果表明,在Mo2N/Ce02@NF复合材料中,Mo2N与Ce02之间存在较强的电子相互作用,Ce02的引入有利于促进分解水过程中水的吸附与解离,并显着降低中间产物和产物的能量势垒,从而促进电催化产氢反应的进行。相关工作为制备高效复合电催化产氢催化剂提供了新的制备方法和设计思路。在第四章中,主要研究了不同钼源制备的MoNx/Ce02形貌对其电催化分解水产氢性能的影响。选用不同钼源（磷钼酸、钼酸和钼酸铵）,在负载有Ce02的泡沫镍上原位合成了具有不同形貌的MoNx。实验结果表明,利用钼酸铵合成的MONx多孔纳米薄片,相较于利用其他两种钼源制备的海胆状MoNx和板状MoNx,具有更大的电化学活性面积、比表面积和足够的空隙,可以更多地暴露材料表面活性位点,促进催化反应的进行。Mo3+是电催化反应的活性中心,样品表面元素XPS分析发现,利用钼酸铵制备的样品含有较高浓度的Mo3+。经过电催化产氢测试表明,利用钼酸铵制备的样品表现出最优的产氢活性（29 mV）,以及最小的 Tafel 斜率（32 mV dec-1）,低于 Pt/C 的 Tafel 斜率（35 mV dec-1）,而且长时间的产氢实验证明该样品具有良好的产氢稳定性。因此,通过调节电催化剂的形貌与微结构,使其具有大的电化学活性面积,有效暴露材料的活性位点,促进载流子的传输,从而提升材料的电催化产氢性能。第五章中,主要通过材料复合的方法,制备了不同过渡金属氮化物与Ce02复合的电催化材料,并研究了其电催化产氢性质。通过水热和高温氮化的方法在泡沫镍上制备了片状结构的WN/Ce02/NF和VN/Ce02/NF,其微结构由纳米颗粒组成,可为电催化产氢反应提供更多的反应活性位点。电催化性能测试发现,WN/Ce02/NF和VN/Ce02/NF表现出同Pt/C相媲美的催化活性,其达到10 mA cm-2电流密度时的过电位分别为26和24 mV,Tafel斜率分别为31.4和30 mV dec-1,且具有良好的产氢稳定性。通过对不同气氛下制备的复合材料进行研究发现,其优异的电催化性能得益于过渡金属氮化物与Ce02两相之间的协同作用,使得整个复合材料体系展现出优异的电催化活性和长期稳定性。在此基础上,进一步研究了 Ni-N/Ce02/NF、Cu-N/Ce02/NF、WN/Ce02/NF 和 VN/Ce02/NF 复合材料的电催化产氢性能,发现过渡金属氮化物同Ce02复合,其电催化产氢活性均可显着提高,从而证明了该策略具有一定的普适性,为探索制备高活性非贵金属电催化产氢材料提供了新的策略。在第六章中,对本论文的主要研究内容进行了总结,并对本论文研究工作的主要创新点进行了简要表述,最后针对本论文研究工作存在的不足之处进行了简要分析,并对下一步拟开展的研究工作计划进行了展望。总之,经过本论文的研究,证明过渡金属氮化物在能量存储与转化方面,特别是超级电容器和电催化产氢催化剂方面,具有优异的性能和广泛的应用前景。基于材料结构与性能的关系,通过对材料进行形貌调控及构建复合材料体系,是改善其超级电容和电催化产氢性能的有效途径,为探索具有新型高效过渡金属氮化物超级电容和电催化产氢材料,推动其在能量存储与转化领域的实际应用具有重要意义。
杨雪[8]（2020）在《对称固体氧化物燃料电池电极材料体系的开发与应用》文中研究说明固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）作为一种具有巨大发展潜力的能源转化装置,可以直接将燃料中的化学能转化为电能,具有燃料选择范围广、转化效率高、环境影响小等优点。传统的以镍基为阳极的SOFC在以碳氢化合物作为燃料时,阳极积碳严重,抗硫毒化能力差,导致电池性能衰减、长期稳定性差。对称固体氧化物燃料电池（Symmetrical Solid Oxide Fuel Cells,SSOFC）不仅可以通过切换气路解决阳极积碳和硫中毒问题,还简化了电池的制备工艺,减少了电极|电解质界面间可能出现的热应力类型。本文以SSOFC的构建和性能测试为手段,以结构简单、成本较低的钙钛矿材料为研究对象,探究适于作为SSOFC使用的电极材料类型。主要内容如下:（1）以还原气氛下稳定的Sm0.9Pr0.1FeO3-δ（SPF）电极材料为研究对象,从物相、热膨胀、电化学性能等几个方面进行了系统研究。以YSZ为电解质,构建了单电池SPF|YSZ|SPF,通过自组装的电池测试系统评估电池的输出性能。结果表明:（1）SPF在空气中煅烧后呈现正交钙钛矿结构,此结构在氢气气氛中800℃还原5 h保持不变。且SPF与YSZ混合煅烧后不发生相互反应。（2）850℃时,SPF在空气和H2气氛下的极化电阻（Rp）分别为0.15 Ω·cm2和15.80Ω·cm2,表明SPF的阴极催化性能较其作为阳极使用更好。（3）以氢气（3%H2O）为燃料、空气为氧化剂,单电池SPF|YSZ|SPF在850℃下的峰值功率密度为168mW·cm-2。表明SPF是一种有发展潜力的SSOFC电极候选材料。（2）以 Mo 掺杂 Ba0.5Sr0.5Co0.2Fe0.8O3-δ（BSCF）得到 Ba0.5Sr0.5Co0.2Fe0.7Mo0.1O3-δ（BSCFM）。分别以BSCF和BSCFM作为SSOFC电极材料,YSZ为电解质,GDC为过渡层,构建单电池 BSCF|GDC|YSZ|GDC|BSCF 和 BSCFM|GDC|YSZ|GDC|BSCFM。系列测试结果表明:（1）BSCF和BSCFM空气环境下均为立方钙钛矿结构,还原气氛下BSCFM具有可接受的物相稳定性;Mo掺杂提高了样品的热稳定性,低温区间BSCFM的电极极化较BSCF小。（2）Mo掺杂显着提高了材料的ORR和HOR的催化性能。（3）800℃、以氢气（3%H2O）为燃料时,电池BSCF|GDC|YSZ|GDC|BSCF的峰值功率密度和极化阻抗分别为233 mW·cm-2和0.129 Ω·cm2,相同条件下,电池BSCFM|GDC|YSZ|GDC|BSCFM的峰值功率密度和极化阻抗分别为418mW·cm-2、0.128Ω.cm2。（4）700℃、恒压 0.7V 时,电池 BSCFM|GDC|YSZ|GDC|BSCFM 连续放电 115 h未发现性能衰减。意味着Ba0.5Sr0.5Co0.2Fe0.7Mo0.1O3-δ（BSCFM）是有发展前景的SSOFC电极候选材料。（3）以A位掺杂碱土金属Pr0.5A0.5FeO3-δ（A=Ca,Sr,Ba）为研究对象。从物相、电导率、极化等指标考察三种电极材料Pr0.5Ca0.5FeO3-δ（PCF）、Pr0.5Sr0.5FeO3-δ（PSF）和Pr0.5Ba0.5FeO3-δ（PBF）作为SSOFC电极材料的可能性。以YSZ为电解质,GDC 为过渡层,测试单电池 PCF|GDC|YSZ|GDC|PCF、PSF|GDC|YSZ|GDC|PSF 以及PBF|GDC|YSZ|GDC|PBF的输出性能。结果表明:（1）PSF、PBF为立方钙钛矿结构,PCF为正交晶系。（2）三种材料在空气中电导率变化规律一致,PSF在空气和氢气中的界面极化阻抗最小,催化活性最高。对于HOR过程,催化顺序为PSF>PCF>PBF;对ORR而言,则为PSF>PBF>PCF。（3）以潮湿氢气为燃料、空气为氧化剂,800℃时,对称电池 PCF|GDC|YSZ|GDC|PCF、PSF|GDC|YSZ|GDC|PSF、PBF|GDC|YSZ|GDC|PBF 的功率密度峰值分别为 366.40 mW/cm2、502.10 mW/cm2、464.54 mW/cm2。表明三种材料都具有作为SSOFC电极材料的潜力。图[37]表[5]参[109]
薛佳宁[9]（2020）在《LaFe13-xSix基合金的成相及腐蚀行为研究》文中进行了进一步梳理作为一种有前景的新型磁制冷材料,La（Fe,Si）13基磁制冷合金以其优异的磁热性能、居里温度连续可调、原材料环保经济等特点引起了广泛重视。La（Fe,Si）13基磁制冷合金作为室温下的磁制冷工质,在实际应用中必须与流动的传热介质（如去离子水）接触以进行热交换,因此提高材料在流水中的耐蚀性是十分重要的。本文详细研究了 La（Fe,Si）13基合金的各相形成特点以及相关联的腐蚀行为和磁热效应。首先论文中研究了 B和Si元素的共同作用对LaFe13-xSixBy合金中1:13相形成以及腐蚀行为的影响。研究表明,当Si含量较高时,铸态合金中加入过量B元素有助于1:13相直接在铸锭凝固过程中形成。然而已有的1:13相阻碍了包析反应中的原子扩散,因此B掺杂不利于退火后1:13相的进一步形成。B元素更倾向于形成新的杂相Fe2B,而非进入1:13相占据其间隙原子位置。随着B掺杂量的增加,合金的磁热效应逐渐减小。此外研究了退火态LaFe11.6Si1.4By合金的腐蚀行为,添加B元素使合金的耐蚀性得到明显提高。通过制备并研究单相α-Fe、Fe2B铸锭和含有单一 1:13相合金的电化学性质发现,当杂相从α-Fe相转变为Fe2B相后,杂相与基体1:13相之间的电化学差异发生了变化。Fe2B与1:13相之间的电位差更小,因此两相间的微电偶腐蚀被抑制,有效提高了 LaFe11.6Si1.4B0.3合金的整体耐蚀性。基于以上结果,制备了一系列非化学计量比LaFe11.5Si1.5C0.15+X（X:非化学计量添加元素）磁制冷材料,得到由基体1:13相和单一特殊杂相（α-Fe相、Fe2Nb相、La-rich相、含有Ni元素的La-rich相等）组成的合金,进一步研究不同特殊杂相对合金腐蚀行为的影响。含杂相的La（Fe,Si）13基合金的腐蚀机理主要为微电偶腐蚀,其腐蚀电流密度由基体1:13相与杂相间的电化学差异所控制。失重实验表明,含有La-rich相的LaFe11.5Si1.5C0.15+（La5Si3）0.1在水中腐蚀最为严重,然而在La-rich相中掺杂Ni元素后,Ni改变了 La-rich相的电化学性质,使微电偶腐蚀得到抑制,从而提高合金耐蚀性。然而Ni元素进入1:13相会导致磁熵下降。综合考虑这两种性能,将La-rich相和Ni的含量同时降低,得到的LaFe11.5Si1.5C0.15+（La5Si3+Ni）0.05合金不但保持较大磁熵变,并具有很好的耐蚀性。因此掺杂少量仅进入杂质相的特定元素（如Ni、Nb）可在不改变基体1:13相的情况下提高La（Fe,Si）13基合金耐蚀性。另一方面,快速凝固是合成La（Fe,Si）13基磁制冷合金的最有效的方法。然而由于得到的薄带材料往往具有大比表面积和小于1 mm的厚度尺寸,在热处理过程中更容易受到外部干扰（如氧化等现象）。因此研究了退火中气氛压力和时间对LaFe11.5Si1.5C0.13薄带材料表面氧化及磁热性能的影响。在5×10-5Pa低压退火后,薄带样品表面出现了明显的氧化层,并且内部1:13相的成分变得极不均匀,表面氧化导致薄带的磁热效应明显减小。相反,当提高退火压力至1 atm氩气气氛,薄带表面没有发生氧化,并且内部结构均匀,1:13相的体积分数在95%以上,最大磁熵变在2T下达到15.97 J/（kg·K）。这表明较高的退火压力有助于避免La（Fe,Si）13基薄带的表面氧化,并提高磁热效应。最后,综合La（Fe,Si）13基薄带材料表面氧化和杂相对合金腐蚀行为影响这两方面研究,提出了一种改善材料耐蚀性的新方法:即通过控制退火过程中的真空度,使得添加了过量La5Si3元素的LaFe11.5Si1.5+（La5Si3）0.05薄带表面的La-rich相被氧化,但1:13相的形成不受影响。与一般的由1:13相、少量La-rich相和α-Fe相组成的La（Fe,Si）13基材料不同,氧化处理后的薄带表面主要由基体1:13相和La的氧化物组成。由于La的氧化物比La-rich相的电化学稳定性更强,改变了薄带表面的腐蚀性质,从而提高了整体耐蚀性。薄带材料的腐蚀行为研究在模拟实际磁制冷机工作环境的流动去离子水装置中进行。实验表明表面氧化明显提高了薄带的耐蚀性,在流水环境下浸泡24小时后平均腐蚀速率比未氧化薄带降低了 47%。由于添加过量La5Si3元素,表面氧化对1:13相的形成没有干扰,因此经过表面氧化处理后,薄带在2T下的最大磁熵变保持在17.99 J/（kg·K）,达到未经氧化处理薄带磁熵变的90%。综上所述,将表面La-rich相进行氧化处理的LaFe11.5Si1.5+（La5Si3）0.05薄带具有很好的实用性能。
高淼[10]（2020）在《基于电荷传递调控的镍、钴基材料储能/电催化性能优化研究》文中研究表明随着全球环境和能源问题日益突出,高效的能源存储和转换技术已成为当前的重大需求。在能源存储方面,为满足开发大动力电源、电子设备、混合动力汽车和智能电网的需求,亟须发展高功率密度、高能量密度、高倍率性能和长循环寿命的超级电容器新型储能电极材料。在能源转换方面,氢能源的快速发展对电解水制氢技术提出了更高要求,尤其是高效、低成本的阳极析氧（OER）的开发成为了当前的研究重点。然而,大部分电极材料和催化剂的低电荷传递效率限制了这些能源技术的利用和发展。针对以上问题,我们旨在以镍（Ni）、钴（Co）基材料为平台,通过对材料内部电场、成键方式、掺杂和离子脱出的调控,优化材料的电容性能和催化活性。本论文的主要内容和结论如下:1.基于材料内部电场的调控,研发了一种具有异质结结构的高性能ZnO/Co3O4超级电容器材料。采用简单的水热、回流和煅烧方法合成了 ZnO修饰的Co3O4多孔纳米棒;该材料的比容量、倍率性能和循环稳定性分别比Co3O4对照样提高了 1.4倍、4.7倍和1.1倍;ZnO和Co3O4之间形成了异质结和内部电场,从而促进了材料内部OH-的传递,并且其一维多孔结构也进一步增加了材料的比表面积和缩短了离子扩散距离。2.基于材料成键方式的调控,制备了一种具有高倍率性能的镍、钴磷化物（NiCoP）电容材料。采用水热、磷化的方法合成了海胆空心球状材料,通过调节前驱体和磷源的投料比对所合成材料的物相和形貌进行调控,优化后的材料表现出优异的倍率性能（当电流密度从1升高至20Ag-1时容量保持91.1%）。3.掺杂对电极材料的电容性能有着重要影响。我们提出了通过原位生长制备高性能Ni基电极材料的新策略:通过一步水热法在泡沫镍上原位生长了硫掺杂的Ni（OH）2纳米片;合成过程中无需外加镍源和表面活性剂（泡沫镍充当镍源和基底,K2S2O8充当硫源和形貌调节剂）;所制备材料显示出优异的电化学性能,其最大面积容量（1.72 C cm-2）、能量密度（3.59 W h m-2）和功率密度（44.62 W m-2）均优于大部分镍基材料;密度泛函理论计算结果表明材料中的硫酸根官能团提高了材料的亲水性和导电性。4.离子脱出影响催化剂的电子结构和活性位点。与稳定性较差的传统Ni（OH）2材料相比,在泡沫镍上原位生长的硫酸氢氧化镍/氢氧化镍复合材料表现出持续的OER自活化性能,在100 mA cm-2的电流密度下反应110 h后过电位不仅未增加反而下降了 70mV。通过分析该材料的形貌、物相、结晶度、组成的变化发现其自活化性能主要是由于硫酸根的脱出进而形成具有更高催化活性的NiOOH/Ni（SO4）0.3（OH）1.4 位点。本论文为镍、钴基电能存储与转换电极材料的优化设计和调控提供了科学依据,对于提高这类材料的活性和运行稳定性,推动储能技术的进一步发展与应用具有重要的现实意义。
二、LaCo_(13-x)Ni_x的结构及其电化学性能（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、LaCo_(13-x)Ni_x的结构及其电化学性能（论文提纲范文）
（1）基于镍、钴的电化学水氧化催化剂的制备及其催化性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号和缩写表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电解水制氢技术现状 |
| 1.3 电催化水裂解反应简述 |
| 1.3.1 电催化水裂解反应的基本原理 |
| 1.3.2 电催化析氧反应机理 |
| 1.3.3 电催化析氧反应活性评价基本参数 |
| 1.4 电催化析氧反应催化剂的研究进展 |
| 1.4.1 贵金属氧化物催化剂 |
| 1.4.2 非贵金属硼化物催化剂 |
| 1.4.3 非贵金属磷化物催化剂 |
| 1.4.4 非贵金属硫族化合物催化剂 |
| 1.4.5 非贵金属氮化物/碳化物催化剂 |
| 1.4.6 非贵金属氧化物/氢氧化物催化剂 |
| 1.4.7 单原子催化剂 |
| 1.4.8 金属有机框架材料催化剂 |
| 1.4.9 无金属材料催化剂 |
| 1.5 本文选题背景和研究思路 |
| 2 NiB_(0.45)/NiO_x核壳异质结构薄膜催化电化学水氧化研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品和仪器 |
| 2.2.2 NiB_x/Cu和IrO_2/Cu电极的制备 |
| 2.2.3 催化剂和电极的表征方法及测试条件 |
| 2.2.4 DFT计算方法 |
| 2.2.5 电化学测试及方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 NiB_x-T/Cu薄膜电极的表征 |
| 2.3.2 NiB_x-T/Cu薄膜电极电催化水氧化性能的研究 |
| 2.3.3 探究NiB_(0.45)-250/Cu薄膜电极高电催化水氧化活性的原因 |
| 2.3.4 NiB_(0.45)/Cu薄膜电极高效水氧化活性物种的表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 Fe/V共掺杂的NiOOH纳米片阵列催化电化学水氧化研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品和仪器 |
| 3.2.2 Ni_3Fe_(1-x)V_x/CFP电极的制备 |
| 3.2.3 催化剂和电极的表征方法及测试条件 |
| 3.2.4 DFT计算方法 |
| 3.2.5 电化学测试方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Ni_3Fe_(1-x)V_x催化剂的表征 |
| 3.3.2 Ni_3Fe_(1-x)V_x催化剂中Ni、Fe和V氧化态及电子相互作用 |
| 3.3.3 Ni_3Fe_(1-x)V_x/CFP电催化水氧化性能研究 |
| 3.3.4 Ni_3Fe_(0.5)V_(0.5)催化剂电化学原位Raman和XAS光谱研究 |
| 3.3.5 (NiFeV)-OOH模型密度泛函理论计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 Mn/V共掺杂的CoOOH纳米线阵列催化电化学水氧化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品和仪器 |
| 4.2.2 Co_xV_(1-y)Mn_y催化剂电极的合成与制备 |
| 4.2.3 催化剂和电极的表征方法及测试条件 |
| 4.2.4 电化学测试及方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Co_xV_(1-y)Mn_y/CFP催化剂的表征 |
| 4.3.2 Co_xV_(1-y)Mn_y催化剂中Co、V和Mn的氧化态及电子相互作用 |
| 4.3.3 Co_xV_(1-y)Mn_y/CFP电催化水氧化性能研究 |
| 4.3.4 探究Co_5V_(0.67)Mn_(0.33)/CFP高电催化水氧化活性原因 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 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 |
（2）电子束辐照改性铟/铋基半导体及其光催化氧化还原机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 环境污染现状 |
| 1.2.1 水体环境污染 |
| 1.2.2 大气环境污染 |
| 1.3 环境治理的方法 |
| 1.3.1 水污染治理 |
| 1.3.2 大气污染治理 |
| 1.4 光催化技术的概述 |
| 1.4.1 光催化技术的起源 |
| 1.4.2 光催化降解污染物的机理 |
| 1.4.3 光催化技术的应用 |
| 1.5 光催化剂的可控合成 |
| 1.5.1 光催化剂的分类 |
| 1.5.2 常见光催化剂的合成方法 |
| 1.5.3 铟/铋系光催化剂的改性 |
| 1.6 电子束辐照技术的应用 |
| 1.7 本论文研究意义和主要研究内容 |
| 第二章 电子束辐照改性In_2S_(3-)CdIn_2S_4@X(X=Ag/A_(g_3)PO_4/AgI)三元异质结构纳米管用于降解胭脂红和Cr~(6+) |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验材料和仪器设备 |
| 2.2.1 实验原料与试剂 |
| 2.2.2 仪器与设备 |
| 2.3 实验过程 |
| 2.3.1 In_2S_3-CdIn_2S_4@X(X=Ag/Ag_3PO_4/AgI)三元异质结构纳米管的制备 |
| 2.3.2 In_2S_3-CdIn_2S_4@X(X=Ag/Ag_3PO_4/AgI)三元异质结构纳米管的界面改性 |
| 2.3.3 In_2S_3-CdIn_2S_4@X(X=Ag/Ag_3PO_4/AgI)三元异质结构纳米管的表征 |
| 2.3.4 水体中胭脂红和Cr~(6+)的去除 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 In_2S_3-CdIn_2S_4@X(X=Ag/Ag_3PO_4/AgI)的形貌特征分析 |
| 2.4.2 In_2S_3-CdIn_2S_4@X(X=Ag/Ag_3PO_4/AgI)的微区成分和化学结构分析 |
| 2.4.3 In_2S_3-CdIn_2S_4@X(X=Ag/Ag_3PO_4/AgI)对Cr~(6+)和胭脂红的光催化降解 |
| 2.4.4 In_2S_3-CdIn_2S_4@X(X=Ag/Ag_3PO_4/AgI)的光学性能分析 |
| 2.4.5 In_2S_3-CdIn_2S_4@X(X=Ag/Ag_3PO_4/AgI)的光催化作用机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 电子束辐照调节Bi@Bi_6O_7FCl_3 的Bi~0 (012) 晶面用于光催化还原CO_2 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验材料和仪器设备 |
| 3.2.1 实验原料与试剂 |
| 3.2.2 仪器与设备 |
| 3.3 实验过程 |
| 3.3.1 Bi_6O_7FCl_3的制备 |
| 3.3.2 Bi_6O_7FCl_3的界面改性 |
| 3.3.3 CO_2的光催化还原 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 Bi@Bi_6O_7FCl_3-X(X=20/60/90)的形貌特征分析 |
| 3.4.2 Bi@Bi_6O_7FCl_3-X(X=20/60/90)的微区成分和电子结构分析 |
| 3.4.3 Bi@Bi_6O_7FCl_3-X(X=20/60/90)对CO_2的光催化还原结果分析 |
| 3.4.4 Bi@Bi_6O_7FCl_3-X(X=20/60/90)的光学性能分析 |
| 3.4.5 Bi@Bi_6O_7FCl_3-X(X=20/60/90)的电学性能分析 |
| 3.4.6 Bi@Bi_6O_7FCl_3-X(X=20/60/90)的能带结构和光催化活性自由基分析 |
| 3.4.7 Bi@Bi_6O_7FCl_3-90对CO_2的光催化还原机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 电子束辐照层状Bi_2WO_6微球形成Bi_x@Bi_(2-x)WO_n用于光催化降解土霉素(OTC) |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验材料和仪器设备 |
| 4.2.1 实验原料与试剂 |
| 4.2.2 仪器与设备 |
| 4.3 实验过程 |
| 4.3.1 Bi_2WO_6分层微球的制备 |
| 4.3.2 Bi_2WO_6分层微球的界面改性 |
| 4.3.3 OTC的光催化去除 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 Bi_x@Bi_(2-x)WO_n的电子分布和形貌特征分析 |
| 4.4.2 Bi_x@Bi_(2-x)WO_n的微区成分和化学结构分析 |
| 4.4.3 Bi_x@Bi_(2-x)WO_n对OTC的光催化降解作用 |
| 4.4.4 阳离子对Bi_x@Bi_(2-x)WO_n降解OTC的影响 |
| 4.4.5 阴离子对Bi_x@Bi_(2-x)WO_n降解OTC的影响 |
| 4.4.6 Bi_x@Bi_(2-x)WO_n的光电性能分析 |
| 4.4.7 Bi_x@Bi_(2-x)WO_n对OTC的降解路径分析 |
| 4.4.8 Bi_x@Bi_(2-x)WO_n对OTC的光催化降解机理 |
| 4.5 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 |
| 攻读学位期间的主要学术成果 |
| 致谢 |
（3）富锂锰基正极材料的制备及协同改性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 锂离子电池介绍 |
| 1.2 锂离子电池正极材料分类 |
| 1.2.1 橄榄石型正极材料 |
| 1.2.2 尖晶石型正极材料 |
| 1.2.3 层状正极材料 |
| 1.3 富锂锰基材料 |
| 1.3.1 富锂锰基材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2的结构 |
| 1.3.2 富锂锰基材料的制备方法 |
| 1.3.3 富锂锰基材料的电化学过程及晶胞参数变化 |
| 1.3.4 富锂锰基材料存在的问题 |
| 1.3.5 富锂锰基材料的改性 |
| 1.4 问题的提出 |
| 1.5 本文研究的主要内容及技术路线 |
| 第二章 实验材料及测试方法 |
| 2.1 实验药品及仪器设备 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验仪器设备 |
| 2.2 材料结构表征与性能测试 |
| 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 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.4 X射线光电子能谱分析(XPS) |
| 2.2.5 热重分析仪(TGA) |
| 2.2.6 激光共聚焦拉曼光谱(Raman) |
| 2.2.7 电感耦合等离子体质谱仪(ICP) |
| 2.3 电化学性能表征 |
| 2.3.1 电极制备及电池组装 |
| 2.3.2 恒流充放电测试(GCD) |
| 2.3.3 循环伏安法测试(CV) |
| 2.3.4 交流阻抗测试(EIS) |
| 第三章 富锂锰基材料的制备和性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 共沉淀法制备富锂锰基材料 |
| 3.2.1 前驱体的制备及分析 |
| 3.2.2 富锂锰基材料的合成 |
| 3.3 溶胶凝胶法制备富锂锰基材料 |
| 3.3.1 材料制备及分析 |
| 3.4 材料性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 硅酸锂钠改性富锂锰基材料 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料合成 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料结构表征 |
| 4.3.2 材料形貌及XPS表征 |
| 4.3.3 材料电化学性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 硫掺杂协同Cu_9S_5包覆改性富锂锰基材料 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料合成 |
| 5.3 结果分析与讨论 |
| 5.3.1 材料物相表征 |
| 5.3.2 材料形貌及XPS表征 |
| 5.3.3 材料电化学性能表征 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 双(邻苯二酚)二硼酸脂改性富锂锰基材料 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料合成 |
| 6.3 结果分析 |
| 6.3.1 BCD与LLMO原位反应表征 |
| 6.3.2 材料结构表征 |
| 6.3.3 材料形貌及XPS表征 |
| 6.3.4 材料电化学性能表征 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和研究成果 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）用于质子交换膜燃料电池双极板的不锈钢成分优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 燃料电池概述 |
| 1.1.1 燃料电池发展史 |
| 1.1.2 燃料电池的优缺点及其前景 |
| 1.2 质子交换膜燃料电池 |
| 1.2.1 质子交换膜燃料电池的组成结构 |
| 1.2.2 膜/电极组件(MEA) |
| 1.2.3 气体扩散层 |
| 1.2.4 双极板 |
| 1.3 双极板的种类 |
| 1.3.1 石墨双极板 |
| 1.3.2 金属双极板 |
| 1.3.3 复合材料双极板 |
| 1.4 金属钝化膜的电化学 |
| 1.4.1 金属钝化膜/溶液界面的空间电荷层 |
| 1.4.2 Mott-Schottky曲线在金属钝化膜/溶液界面的应用 |
| 1.5 本文主要研究思路与内容 |
| 2 实验方法及设备 |
| 2.1 参照合金及原料 |
| 2.2 实验设备及耗材 |
| 2.3 样品制备方法 |
| 2.4 合金相组织表征方法 |
| 2.5 合金表面钝化预处理 |
| 2.6 电化学测试方法 |
| 2.7 接触电阻测试方法 |
| 3 工业316L不锈钢成分解析 |
| 3.1 不锈钢的化学近程序结构单元与团簇加连接原子成分式 |
| 3.2 工业316L不锈钢的成分解析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 Ni含量对不锈钢双极板性能的影响 |
| 4.1 Fe-Cr-Ni不锈钢成分与组织设计 |
| 4.2 相结构与组织形貌 |
| 4.3 力学性能 |
| 4.4 酸钝化处理后的耐蚀性 |
| 4.4.1 开路电位 |
| 4.4.2 动电位极化曲线 |
| 4.4.3 Mott-Schottky曲线 |
| 4.5 电化学氮化处理后的耐蚀性 |
| 4.5.1 开路电位 |
| 4.5.2 动电位极化曲线 |
| 4.5.3 Mott-Schottky曲线 |
| 4.6 接触电阻 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 Mo元素对不锈钢双极板性能的影响 |
| 5.1 Fe-(Cr,Mo)-Ni不锈钢成分与组织设计 |
| 5.2 相结构与组织形貌 |
| 5.3 力学性能 |
| 5.4 酸钝化处理后的耐蚀性 |
| 5.4.1 开路电位 |
| 5.4.2 动电位极化曲线 |
| 5.4.3 Mott-Schottky曲线 |
| 5.5 电化学氮化处理后的耐蚀性 |
| 5.5.1 开路电位 |
| 5.5.2 动电位极化曲线 |
| 5.5.3 Mott-Schottky曲线 |
| 5.6 接触电阻 |
| 5.7 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 |
（5）RSOC电极材料表面反应的第一性原理与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固体氧化物电池 |
| 1.2.1 固体氧化物燃料电池 |
| 1.2.2 固体氧化物电解池 |
| 1.2.3 固体氧化物电池关键材料简介 |
| 1.3 密度泛函理论 |
| 1.3.1 密度泛函理论发展历程 |
| 1.3.2 交换关联泛函 |
| 1.3.3 计算模拟相关软件 |
| 1.4 表面反应过程常用研究方法 |
| 1.4.1 电导弛豫法 |
| 1.4.2 过渡态搜索方法 |
| 1.4.3 微观动力学模型 |
| 1.4.4 标准氢电极模型 |
| 1.5 密度泛函理论在固体氧化物电池中的应用 |
| 1.6 本论文的立题依据和研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 绝缘体对混合导体氧化物ORR过程的影响及机理研究 |
| 2.1 MgO绝缘体-La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)的协同催化研究 |
| 2.1.1 前言 |
| 2.1.2 实验方法 |
| 2.1.3 结果与讨论 |
| 2.1.4 结论 |
| 2.2 Sr偏析对不同取向La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)单晶薄膜氧表面交换性能的影响 |
| 2.2.1 前言 |
| 2.2.2 计算与实验方法 |
| 2.2.3 结果与讨论 |
| 2.2.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第三章 钙钛矿氧化物燃料极电解CO_2的性能及表面反应机理研究 |
| 3.1 La_(0.8)Sr_(0.2)FeO_(3-δ)燃料极电解CO_2的性能及CO_2RR机理 |
| 3.1.1 前言 |
| 3.1.2 实验和计算方法 |
| 3.1.3 结果与讨论 |
| 3.1.4 结论 |
| 3.2 铋掺杂La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)燃料极的物性及CO_2催化性能研究 |
| 3.2.1 前言 |
| 3.2.2 计算方法 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 CO_2在Pt-CeO_2基催化剂上的活化与还原过程研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 计算和实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 计算模型的选择和表征 |
| 4.3.2 表面与Pt_(10)团簇的相互作用 |
| 4.3.3 表面氧空位形成能 |
| 4.3.4 二氧化碳在催化剂表面的吸附活化 |
| 4.3.5 催化剂表面的CO_2RR机理 |
| 4.3.6 催化剂表面的CO_2RR速率与循环性能 |
| 4.3.7 电导弛豫测试 |
| 4.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 混合导体氧化物催化OER的性能、机理及改性研究 |
| 5.1 钾掺杂对Sr_2Fe_(1.5)M_(0.5)O_(6-δ)空气极电化学性能和OER反应活性的影响 |
| 5.1.1 前言 |
| 5.1.2 实验和计算方法 |
| 5.1.3 结果与讨论 |
| 5.1.4 结论 |
| 5.2 F掺杂钴酸锶材料的OER催化活性的研究 |
| 5.2.1 前言 |
| 5.2.2 计算方法 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.2.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第六章 论文总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 当前工作的局限性 |
| 6.3 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）电子结构调控过渡金属氧化物析氧反应活性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电催化析氧反应催化剂的研究进展 |
| 1.2.1 钙钛矿型析氧反应电催化剂 |
| 1.2.2 尖晶石型析氧反应电催化剂 |
| 1.2.3 层状结构型析氧反应电催化剂 |
| 1.2.4 其他非氧化物析氧反应电催化剂 |
| 1.3 电催化析氧反应机制 |
| 1.3.1 传统吸附演化机理 |
| 1.3.2 晶格氧介导机理 |
| 1.4 电催化析氧反应材料的设计原则 |
| 1.4.1 e_g轨道填充态 |
| 1.4.2 M-O键共价 |
| 1.4.3 d带中心 |
| 1.5 本论文的选题背景与研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 纳米钙钛矿钴酸盐表面自旋态转变调控电催化析氧活性的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料的制备 |
| 2.2.2 表征手段 |
| 2.2.3 电化学测试 |
| 2.2.4 DFT理论计算 |
| 2.2.5 核壳模型 |
| 2.3 分析与讨论 |
| 2.3.1 系列纳米尺寸钻酸盐LaCoO_3的基本表征 |
| 2.3.2 表面自旋态转变分析 |
| 2.3.3 电催化碱性析氧反应的性能测试 |
| 2.3.4 催化活性位点的机理研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 自旋态转变增强失配层状钴氧化物纳米片水氧化活性的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料的制备 |
| 3.2.2 表征手段 |
| 3.2.3 电化学测试 |
| 3.2.4 核壳理论模型计算 |
| 3.3 分析与讨论 |
| 3.3.1 超薄纳米片Bi_2Sr_2Co_2O_(8+δ)材料的表征 |
| 3.3.2 碱性条件下析氧反应的电化学测试 |
| 3.3.3 析氧反应活性位点的机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 氧缺陷在钙钛矿钴氧化物电催化剂析氧反应中的作用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料的制备 |
| 4.2.2 表征手段 |
| 4.2.3 电化学测试 |
| 4.2.4 碘滴定测试 |
| 4.3 分析与讨论 |
| 4.3.1 氧缺陷PrBaCo_2O_(6-δ)材料的表征 |
| 4.3.2 碱性析氧反应的电化学测试 |
| 4.3.3 氧缺陷调控催化活性位点的机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 钙钛矿锰氧化物3d轨道调控析氧反应活性的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 材料的制备 |
| 5.2.2 表征手段 |
| 5.2.3 电化学测试 |
| 5.3 分析与讨论 |
| 5.3.1 钙钛矿锰氧化物CaMn_7O_(12)材料的表征 |
| 5.3.2 碱性条件下析氧反应的电化学测试 |
| 5.3.3 中性条件下析氧反应的电化学测试 |
| 5.3.4 析氧反应活性位点的机理研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 四钙钛矿钌酸盐作为一种高效酸性水氧化催化剂 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 材料的制备 |
| 6.2.2 表征手段 |
| 6.2.3 电化学测试 |
| 6.2.4 DFT理论计算 |
| 6.3 分析与讨论 |
| 6.3.1 钌酸盐CaCu_3Ru_4O_(12)材料的表征 |
| 6.3.2 电催化酸性析氧反应的性能测试 |
| 6.3.3 DFT理论计算分析和催化活性位点的机理研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）过渡金属氮化物制备、微结构调控及其超级电容、电催化产氢性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 简介 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 超级电容器的基本原理 |
| 1.1.3 电催化分解水产氢的基本原理 |
| 第二节 超级电容器电极材料和电催化分解水产氢材料的研究进展 |
| 1.2.1 超级电容器电极材料的研究进展 |
| 1.2.2 电催化分解水电极材料的研究进展 |
| 第三节 金属氮化物在超级电容器和电催化分解水产氢中的应用 |
| 1.3.1 金属氮化物的研究进展 |
| 1.3.2 过渡金属氮化物的研究进展 |
| 1.3.3 过渡金属氮化物在超级电容器和电催化产氢中的应用 |
| 1.3.4 优化过渡金属氮化物超级电容器和电催化产氢应用中性能的策略 |
| 第四节 选题意义与研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 形貌调控优化过渡金属氮化物电容性能的研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 Ti片上构建自支撑TiN纳米阵列及其电容性能研究 |
| 2.2.1 引言 |
| 2.2.2 实验部分 |
| 2.2.3 结果与讨论 |
| 2.2.4 本节小结 |
| 第三节 泡沫Ni上构建VN/多孔碳复合材料的电容性能研究 |
| 2.3.1 引言 |
| 2.3.2 实验部分 |
| 2.3.3 结果与讨论 |
| 2.3.4 本节小结 |
| 第四节 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 构建氮化物/氧化物复合电极优化电催化材料析氢性能的研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 MoN_x/CeO_2复合物电极的强电子协同作用实现碱性条件下高效析氢反应 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 实验部分 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.4 本节小结 |
| 第三节 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 形貌调控以及提高活性离子浓度优化氮化物电催化析氢性能的研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 优化钼源的选择调控形貌以及Mo~(3+)浓度提升MoN_x碱性析氢性能 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 实验部分 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.2.4 本节小结 |
| 第三节 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 构建复合物对其他过渡金属(Ni、Cu、W和V)氮化物电催化产氢性能影响的研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 CeO_2对MN/CeO_2 (M=Ni、Cu、W、V)电催化产氢性能影响的研究 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 实验部分 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.2.4 本节小结 |
| 第三节 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间获奖情况、公开发表的论文 |
| 附录：英文论文（原文） |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）对称固体氧化物燃料电池电极材料体系的开发与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) |
| 1.2.1 SOFC的工作原理 |
| 1.2.2 SOFC质量和电荷传输 |
| 1.2.3 SOFC反应动力学 |
| 1.2.4 SOFC极化损失 |
| 1.2.5 SOFC导电机制 |
| 1.2.6 SOFC组件要求 |
| 1.3 对称固体氧化物燃料电池 |
| 1.4 SSOFC电极材料的体系 |
| 1.4.1 LnMO_3材料 |
| 1.4.2 SrTiO_3材料 |
| 1.4.3 SrFeO_3材料 |
| 1.4.4 Sr_2Fe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6-δ)材料 |
| 1.4.5 K_2NiF_4材料 |
| 1.5 本论文研究思路及实验内容 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂与材料 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.3 表征手段 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
| 2.3.3 热膨胀系数(TEC)分析 |
| 2.3.4 热重分析(TGA) |
| 2.3.5 电导率分析 |
| 2.3.6 电化学阻抗谱和单电池测试 |
| 2.4 粉体合成 |
| 第三章 Sm_(0.9)Pr_(0.1)FeO_(3-δ)电极材料的性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 对称电池的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 物相分析 |
| 3.3.2 热膨胀系数 |
| 3.3.3 电化学性能 |
| 3.3.4 电池输出性能及微观形貌分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Ba_(0.5)Sr_(0.)5Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)基电极材料的性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电极浆料及对称电池的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 物相分析 |
| 4.3.2 TGA分析 |
| 4.3.3 电导率分析 |
| 4.3.4 电化学性能 |
| 4.3.5 电池输出性能及微观形貌分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Pr_(0.5)A_(0.5)FeO_(3-δ)(A= Ca、Sr、Ba)基电极材料的性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电极浆料及对称电池的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 相结构和化学稳定性 |
| 5.3.2 电导率分析 |
| 5.3.3 电化学性能 |
| 5.3.4 电池输出性能及微观形貌分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（9）LaFe13-xSix基合金的成相及腐蚀行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 磁制冷材料简介 |
| 2.2 磁制冷材料磁性研究进展 |
| 2.2.1 室温磁制冷材料研究进展 |
| 2.2.2 La(Fe,Si)_(13)磁制冷材料研究进展 |
| 2.3 磁制冷材料腐蚀行为研究进展 |
| 2.3.1 金属腐蚀研究方法 |
| 2.3.2 稀土磁性材料腐蚀研究进展 |
| 2.3.3 La(Fe,Si)_(13)磁制冷材料腐蚀研究进展 |
| 2.4 研究思路和研究内容 |
| 2.4.1 研究思路 |
| 2.4.2 研究内容 |
| 3 实验方法 |
| 3.1 样品制备 |
| 3.2 样品的结构及成分分析 |
| 3.2.1 晶体结构分析 |
| 3.2.2 微观结构和成分分析 |
| 3.3 磁热性能分析 |
| 3.4 腐蚀行为分析 |
| 3.4.1 电化学测试 |
| 3.4.2 失重实验 |
| 4 LaFe_(13-x)Si_xB_y合金的成相及耐蚀性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 LaFe_(13-x)Si_xB_y磁制冷合金的微观结构及磁性能研究 |
| 4.3.1 LaFe_(13-x)Si_xB_y铸锭的1:13相成相和磁性能研究 |
| 4.3.2 退火态LaFe_(13-x)Si_xB_y合金的成相和磁性能研究 |
| 4.4 退火态LaFe_(11.6)Si_(1.4)B_y合金的腐蚀行为研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 非化学计量比LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.15)+X合金的腐蚀行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 非化学计量比LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.15)+X合金的微观结构 |
| 5.4 非化学计量比LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.15)+X合金的腐蚀行为研究 |
| 5.4.1 不同特殊杂相对LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.15)+X合金的腐蚀行为影响 |
| 5.4.2 不同特殊杂相与基体1:13相的电化学差异研究 |
| 5.5 非化学计量比LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.15)+X合金的磁性能研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 退火气氛压力对LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.13)薄带表面氧化和磁性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 铸态LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.13)磁制冷薄带的微观结构 |
| 6.4 退火气氛压力及时间对LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.13)薄带表面氧化的影响 |
| 6.4.1 不同热处理条件下LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.13)薄带的表面氧化研究 |
| 6.4.2 LaFe_(11).5Si_1.5C薄带二次退火后的表面氧化研究 |
| 6.5 LaFe_(11.5)Si_(1.5)C_(0.13)薄带表面氧化对磁热性能的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 通过表面氧化改善LaFe_(11.5)Si_(1.5)+(La_5Si_3)_(0.05)磁制冷薄带的耐蚀性 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法 |
| 7.3 表面氧化处理对LaFe_(11.5)Si_(1.5)+(La_5Si_3)_(0.05)薄带微观结构的影响 |
| 7.4 LaFe_(11.5)Si_(1.5)+(La_5Si_3)_(0.05)薄带经表面氧化处理后的耐蚀性研究 |
| 7.5 表面氧化处理对LaFe_(11.5)Si_(1.5)+(La_5Si_3)_(0.05)薄带磁热性能的影响 |
| 7.6 本章小结 |
| 8 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）基于电荷传递调控的镍、钴基材料储能/电催化性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 能源存储与转换技术 |
| 1.1.1 超级电容器的原理及存在的问题 |
| 1.1.2 OER的原理及存在的问题 |
| 1.2 镍基材料 |
| 1.2.1 氢氧化镍 |
| 1.2.2 氧化镍 |
| 1.2.3 磷化镍 |
| 1.2.4 硫化镍 |
| 1.2.5 其他镍基材料 |
| 1.3 钴基材料 |
| 1.3.1 氢氧化钴 |
| 1.3.2 氧化钴和四氧化三钴 |
| 1.3.3 磷化钴 |
| 1.3.4 硫化钴 |
| 1.3.5 其他钴基材料 |
| 1.4 镍、钴基材料的改性方法 |
| 1.4.1 物相调控和复合 |
| 1.4.2 形貌调控 |
| 1.4.3 元素掺杂 |
| 1.4.4 异质结 |
| 1.4.5 晶格缺陷 |
| 1.4.6 单原子合成 |
| 1.4.7 光效应 |
| 1.5 研究内容和意义 |
| 参考文献 |
| 第2章 ZnO/Co_3O_4异质结纳米棒的制备及电容性能、机制研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 Co_3O_4和ZnO/Co_3O_4多孔纳米棒的合成 |
| 2.2.2 表征 |
| 2.2.3 电容性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 材料的形貌和结构 |
| 2.3.2 材料的电容性能 |
| 2.3.3 ZnO/Co_3O_4-450//AC非对称超级电容器的性能 |
| 2.3.4 储能机理解析 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 高倍率性能Ni-Co-P空心球的合成及电容性能、机制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 Ni-P、Ni-P和Ni-Co-P空心球的合成 |
| 3.2.2 表征 |
| 3.2.3 电容性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的结构和生长机理 |
| 3.3.2 材料的电容性能 |
| 3.3.3 NiCoP//AC非对称超级电容器的性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 自支撑、硫酸根功能化的氢氧化镍纳米片电极的制备及电容性能、机制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 硫酸根修饰的氢氧化镍纳米片的合成 |
| 4.2.2 表征 |
| 4.2.3 DFT计算 |
| 4.2.4 电容性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的结构 |
| 4.3.2 材料的电容性能 |
| 4.3.3 SNO/NF-2//AC非对称超级电容器的性能 |
| 4.3.4 储能机理解析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 硫酸根功能化的氢氧化镍纳米带催化剂的自活化产氧性能及机制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 S-Ni(OH)_2纳米带的合成 |
| 5.2.2 表征 |
| 5.2.3 OER性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 材料的结构 |
| 5.3.2 材料的OER自活化性能 |
| 5.3.3 机理解析 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、LaCo_(13-x)Ni_x的结构及其电化学性能（论文参考文献）
- [1]基于镍、钴的电化学水氧化催化剂的制备及其催化性能研究[D]. 蒋健. 大连理工大学, 2021
- [2]电子束辐照改性铟/铋基半导体及其光催化氧化还原机制研究[D]. 王静. 中南林业科技大学, 2021
- [3]富锂锰基正极材料的制备及协同改性研究[D]. 聂祥坤. 山东大学, 2021(11)
- [4]用于质子交换膜燃料电池双极板的不锈钢成分优化[D]. 黄一川. 大连理工大学, 2021(01)
- [5]RSOC电极材料表面反应的第一性原理与实验研究[D]. 杨益. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [6]电子结构调控过渡金属氧化物析氧反应活性[D]. 苗宪兵. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]过渡金属氮化物制备、微结构调控及其超级电容、电催化产氢性质研究[D]. 王丛. 山东大学, 2020(08)
- [8]对称固体氧化物燃料电池电极材料体系的开发与应用[D]. 杨雪. 安徽理工大学, 2020(04)
- [9]LaFe13-xSix基合金的成相及腐蚀行为研究[D]. 薛佳宁. 北京科技大学, 2020(01)
- [10]基于电荷传递调控的镍、钴基材料储能/电催化性能优化研究[D]. 高淼. 中国科学技术大学, 2020(01)