一、电子-离子双束纳米工作站（论文文献综述）
曹博[1]（2021）在《钴基三维自支撑整体式电极的可控构筑及其在电化学能源转换与储存中的应用》文中研究说明探索开发具有优异性能和稳定性的纳米催化剂以及高容量的储能器件是当前电化学能源转换和储存领域的研究热点。钴基纳米材料由于其具有良好的电子结构和催化活性而吸引了人们的目光,然而,其催化活性与贵金属基催化剂相比仍有一定差距,并且反应所需介质往往是强酸性或者强碱性,钴基纳米材料往往难以在此条件下长期工作,因此,提高他们的活性和稳定性是钴基材料发展的一个重点。同时,另一个需要解决的问题是文献中报道的钴基材料往往都是以粉末的形式合成的,在实际应用过程中往往需要加入胶粘剂将其涂覆于导电基底上,但这种途径会导致电荷转移电阻的增加,阻断活性位点,阻碍电解质的扩散,从而导致电催化性能下降,同时导致了合成的粉末状催化剂或储能器件难以大规模应用于工业领域。因此,合理设计并开发新型的合成策略,在导电集流体上原位生长钴基纳米材料是一种具有工业化应用前景的方法。本文开发了一种新的前驱体碱式硝酸钴,并以此为基础构筑了一系列钴基三维（3D）自支撑复合电极,成功实现了对系列电极组成、结构、形貌、元素价态、表面电子状态等的有效调控,并系统研究了该系列电极在电解水、电催化氧还原（ORR）和超级电容器等电化学能源转换与储存领域的应用,揭示了系列钴基电极组成-结构-性能三者之间的关系,为钴基三维自支撑整体式电极的大规模生产和应用提供了理论指导和技术支撑。论文第一章总结了钴基化合物基催化剂和储能器件的研究现状,综述了钴基电极常用的改性途径和其在不同电化学能源转换和储存领域的应用,提出了本论文的选题依据和具体研究内容。论文第二章探索并开发了一种新的碱式硝酸钴前驱体,并以此为基础,在钛箔上原位合成了一系列英寸级3D自支撑整体式氮碳层包覆磷化钴/磷化二钴电极（Co P/Co2P@NC/Ti）,通过调整其生长时钛箔的放置角度,可以调控其形貌,该系列电催化剂由多孔NC纳米片阵列组成的蜂窝层或蜂窝微球构成,内部封装有Co P/Co2P单晶纳米棒。得益于催化剂独特的多级孔结构,Co P/Co2P@NC/Ti-10-350有着最大的电化学比表面积,且催化剂中Co P的（200）晶面和Co2P的（121）晶面与NC层之间的相互作用产生了高效的电催化析氢反应（HER）的活性位点。论文第三章在上述构筑三维整体式磷化钴/氮碳层复合电催化剂的基础上,引入第二种过渡金属元素Ni,在泡沫镍上合成了一系列不同形貌的氮碳纳米墙阵列内嵌磷化钴镍催化剂(NixCo2-xP@NC NA/NF),在合成过程中,可以通过调整Ni与Co的化学计量比来调控蜂窝状NC层内部封装的NixCo2-xP的形貌,包括纳米棒、纳米胶囊、纳米颗粒、纳米枝晶和微米棒状结构等等。在该系列电催化剂中,Ni Co P@NC NA/NF具有最高效的电化学析氢活性,密度泛函理论（DFT）计算证明,Ni Co P与NC层的协同作用导致了其高活性,同时,在析氧反应（OER）过程中,Ni Co P原位转化成的γ-Ni0.5Co0.5（OOH）2可以作为高效的OER催化剂,因此,当NixCo2-xP@NC NA/NF电极同时作为电解水的阳极和阴极时,表现出了优异的电解水性能。论文第四章在上述前驱体的基础上,在煅烧过程增加了碳氮源,在碳布上原位构筑了锚定了Co单原子（Co SA）的碳纳米管（N-CNT）阵列,其内部封装有Co4N纳米颗粒（Co4N@Co SA/N-CNT/CC）。由于N-CNT对内部封装的Co4N纳米颗粒的限域作用,其直径约为10 nm,同时,氨气煅烧的过程在N-CNT表面构筑了大量缺陷的同时还增加了掺杂的N原子数目,进一步增加了Co单原子的含量。DFT计算解释了超细Co4N纳米颗粒、丰富的Co单原子和N-CNT三者的协同作用降低了催化剂的d带中心,从而导致了优异的HER活性,该催化剂在酸性和碱性介质中的催化活性和稳定性优于大多数文献报道的氮化物或CNT基HER催化剂。论文第五章在上述Co SA/N-CNT体系的基础上,通过引入了杂原子S,成功构筑了Co SA锚定的氮硫共掺碳纳米管封装硫化钴纳米颗粒的电催化剂（Co Sx@Co SA/NS-CNT/CC）,并考察了其作为ORR催化剂的催化性能。在碱性介质中,通过调控不同硫化钴晶相,成功调控了催化剂中Co-S共价键和Co-S离子键的比例,进而调控了催化剂催化ORR反应的反应路径和机理,其中,Co S2@Co SA/NS-CNT/CC电极遵循4电子过程,而Co S@Co SA/NS-CNT/CC则遵循2电子过程。Co S2@Co SA/NS-CNT/CC电极表现出接近Pt/C的起始电位和半波电位,并优于大多数文献报道的钴基ORR催化剂。论文第六章以碱式硝酸钴前驱体为基础,引入稀土元素La,成功将Co4N纳米颗粒封装在La2O2CN2膜（LOCF）内部,在碳布上原位构筑了Co4N@LOCF/CC电极,由于LOCF对Co4N纳米颗粒的限域效应,Co4N纳米颗粒的尺寸约为10-20 nm,此外,LOCF表面存在一层La-N层,该物种存在一种具有有效电荷累积的活性亚表层来提高电容,因此,Co4N@LOCF/CC电极作为超级电容器正极材料表现出了优异的比容量,超过了大部分文献报道的氮化物基超级电容器电极。
刘思良[2]（2021）在《碳纳米杂化材料的熔盐法制备、结构调控及超级电容器性能研究》文中指出随着地球上化石燃料储量的枯竭以及环境污染问题的日趋严峻,发展可持续、高效的能源转换和储存装置成为人类文明进步、社会发展的迫切需要。作为最具发展前景的电化学储能系统之一,超级电容器通常表现出功率密度高、倍率性能好、循环寿命长、充放电速率快等优点,被广泛应用于便携式电子器件、航空航天、交通运输、家居办公等领域。在众多超级电容器电极材料中,碳纳米材料（如零维的碳量子点、一维碳纳米管,二维的石墨烯和三维的多孔碳材料等）具有循环寿命长、孔隙率高、导电性好和化学稳定性高等特性而备受亲赖。但是,碳纳米材料直接用作超级电容器电极材料时,面临着易团聚堆叠、界面润湿性差、形貌结构难以控制等问题,极大限制了其的应用范围。通过将不同维度的碳纳米材料进行合理杂化和高效分散,从而实现具有多级结构的碳纳米杂化材料的有效构筑与可控制备,可充分发挥碳纳米材料优异的物理化学性能,是发展兼具高能量密度和高功率性能碳基电极材料的有效方法之一。然而,发展具有制备方法简单可控、储能性能优异的三维多级结构碳纳米杂化材料,目前仍面临着许多挑战,包括如何克服碳纳米材料易团聚的难题并实现单一组分间的复合杂化与协同分散,如何改善碳纳米杂化材料中各组分之间的界面作用并构筑出高效的导电网络,如何发展简单、绿色环保的新颖制备方法获得多级碳纳米杂化材料等。针对碳纳米杂化材料领域存在的上述关键问题,本论文发展了熔盐法制备策略,实现了碳纳米材料的均匀分散和功能杂化,并通过对碳纳米杂化材料的制备策略、结构组成及性能应用的设计,可控制备了一系列具有多级结构的碳纳米杂化材料,并根据所合成的碳纳米杂化材料不同的微观形貌结构、比表面积、孔径分布及导电性能等特性,分别对其电化学超级电容器储能性能开展了细致研究。本论文主要开展了如下几方面的研究工作:（1）利用绿色廉价的生物质葡萄糖作为碳源,以熔盐体系为溶解和高温碳化介质,通过引入商品化碳纳米管作为结构导向剂,一步热解获得了具有交织网络结构的碳纳米管-碳纳米片杂化材料（CNT-CNS）,实现了一维碳纳米管（CNT）与二维碳纳米片（CNS）之间的高效杂化,其中CNS显着提高了杂化材料的比表面积及微介孔体积,而CNT有助于杂化材料形成交织网络的导电通路。熔盐与前驱体混合物的比例对碳纳米杂化材料的形貌结构、离子/电子传输速率、比表面积、孔径分布及界面官能团等微观结构参数可实现有效调控,探究了碳纳米杂化材料的组成、结构与电化学储能性能间的构效关系。通过CNT将CNS桥接成仿树叶状交织网络结构获得CNT-CNS杂化材料,实现了碳纳米杂化材料高比表面积和多级孔结构的可控构建,有效提升了电极内部离子/电子的高效传递。所得的CNT-CNS杂化材料作为超级电容器电极材料时,在1 Ag-1电流密度下比电容值高达370Fg-1,具有23.6 Whkg-1的高能量密度(此时功率密度为2 kWkg-1)。该电极材料在10 Ag-1电流密度下电容值保持率高达75%,且在5000圈充放电循环后没有发生比电容值的衰减,表明其具有优异的倍率和循环稳定性。（2）以熔盐体系为碳化和活化介质,通过直接高温热解将葡萄糖与碳纳米管转化为具有多级孔结构的碳纳米管骨架支撑多孔碳杂化材料（CNT-MPC）,实现了一维碳纳米管（CNT）与多孔碳纳米材料（MPC）之间的有效杂化,其中CNT作为三维网络骨架桥接了相互独立的MPC颗粒,为电子的高效传输提供了有效途径,同时MPC中丰富的微介孔结构可为电化学储能提供充足的电解质吸附位点。进而研究了熔盐组成及其与前驱体混合物配比等参数对碳纳米杂化材料的微观形貌、导电性、多级孔结构、比表面积和元素组成等性质的影响规律,并探讨了碳纳米杂化材料的组成、结构与超级电容器电极性能的关系规律。在CNT-MPC杂化材料中,CNT骨架提供了三维导电框架,而MPC中连续的微介孔有助于高效的离子储存。得益于CNT与MPC之间的协同效应,CNT-MPC杂化材料在1 Ag-1电流密度下比电容值高达305.6 Fg-1,能量密度高达20.5 Whkg-1(此时功率密度为2 kWkg-1),经过50000圈充放电循环后比电容值没有发生衰减,说明其优异的循环稳定性。（3）以熔盐体系为封装和活化介质,由沸石咪唑盐骨架材料-8（ZIF-8）为单一前驱体,通过竞争碳化-刻蚀策略制备了碳纳米片串联的氮掺杂多孔碳多面体杂化材料（NCP@CNS）,实现了氮掺杂碳纳米多面体（NCP）与二维碳纳米片（CNS）之间的有效杂化,其中NCP可以有效吸附并储存电解质离子,提供快速的离子传输通道,同时CNS将分散的碳多面体串联形成高效的电子传输通路,显着缓解了充放电过程中电极材料内部的体积变化,进而研究了熔盐与前驱体比例对竞争碳化-刻蚀过程中杂化材料的形貌演变、杂原子掺杂、多级孔结构调控、导电网络构建的影响机制,并探讨了碳纳米杂化材料的微观形貌、异质元素掺杂、孔径结构之间的协同效应,以及对电化学储能性能的影响规律。将NCP@CNS杂化材料用作超级电容器电极材料时,表现出优异的电化学性能,比电容值高达320 Fg-1,能量密度高达22.2 Whkg-1(此时功率密度为500 W kg-1),在5000圈充放电循环测试后比电容值没有衰减。（4）以熔盐体系为溶解和活化介质,以生物高分子细菌纤维素（BC）为前驱体,通过一步热解制备了具有三维互穿网络结构的碳纳米片-碳纳米纤维杂化材料（CNF/CNS）,实现了一维碳纳米纤维（CNF）与二维碳纳米片（CNS）之间的有效杂化,其中一维CNF网络结构具有孔径结构可调、比表面积高、电导率高、结构稳定性好等优点,同时CNS的引入可以进一步提高碳纳米杂化材料的结构稳定性、电解质-电极材料接触面积和离子/电子的快速传输。熔盐与前驱体比例对杂化材料内CNF和CNS间限域自组装、微介孔结构调控和连续导电/离子通路构筑具有显着的调控作用。所制备碳纳米杂化材料具有三维导电网络结构,将其作为导电框架生长聚苯胺（PANI）纳米棒阵列,构筑了仿生亲水性纳米复合材料（PANI@CNF/CNS）,所得的碳基复合材料可充分暴露PANI的赝电容活性位点,提高了电极材料内部的电子/离子迁移速率,有效缓解了PANI在充放电过程中体积变化。苯胺单体浓度与碳纳米杂化材料配比对所生成复合材料的微观形貌、电解质润湿性、电导率等参数起到了有效调控。得益于PANI@CNF/CNS内部多级碳网络结构良好的导电性和快速的离子传输速率,利用PANI@CNF/CNS与CNF/CNS分别作为正极和负极材料,组装了不对成超级电容器,其能量密度高达65.3 Whkg-1(此时功率密度为800Wkg-1),进行5000次电化学循环测试后表现出优异的循环稳定性,在电流密度为10Ag-1时,表现出高达98%的比电容值保持率。
王天石[3]（2021）在《三维碱金属负极的结构设计及其应用研究》文中研究表明为了应对当今社会发展对电池能量密度提出的越来越高的要求,使用以锂、钠为代表的碱金属负极取代当前商业化的传统石墨负极是电池研究领域中被广泛认可的共识。但金属离子在碱金属负极表面的不均匀沉积及随之而来的枝晶生长问题制约了其实际应用,如何通过对锂金属负极的改性实现其稳定长效运行对锂金属负极的发展具有十分重要的战略意义。当前碱金属负极保护在电解液成分调控/人工SEI膜等方面取得了长足的进步。以上策略通常是对碱金属表面SEI膜进行改性,而为了进一步提升负极的能量密度,需要在将碱金属负极做薄的同时尽可能提升利用率,在使用率过高时碱金属负极会产生较大的体积变化,从而对电极界面处的SEI膜造成严重的威胁。如何在提升碱金属负极安全性的同时兼顾体积膨胀效应,从而实现界面的稳定,是碱金属负极保护研究时需要综合考虑的问题。理论和前期实验结果表明,将碱金属与三维骨架复合构建三维碱金属负极既能抑制枝晶生长,又因为三维骨架提供充足的内部空间从而能够有效缓解负极体积膨胀效应。因此,设计三维碱金属负极能够从枝晶抑制和缓解体积膨胀两方面来共同提升碱金属负极的稳定性,进而起到稳定界面的作用。本论文基于复合协同的思想,以三维多孔导电材料（泡沫铜,碳布等）为基底,在其表面原位构筑亲锂修饰层,通过将微观/宏观结构优势相结合,期望得到性能优良的复合碱金属负极。主要成果如下:（1）首次选用泡沫铜作为集流体基材,在其表面原位负载铜纳米线修饰层,其中纳米结构提升反应活性面积,缓解局部电流集中,泡沫铜内部贯通的三维空间提供丰富的沉积位点,有效抑缓解沉积/剥离过程的体积变化。该集流体在1mA cm-2,2 mAh cm-2的条件下能够稳定循环1400h,平均极化电压约为25 mV,库伦效率维持在97.5%以上;在沉积4 mAh cm-2面容量时,厚度变化小于5%;在高面容量下（12 mAh cm-2）能够稳定循环1000 h以上,且沉积形貌均匀致密。通过非原位SEM观测得到,沉积反应在纳米线表面优先沉积,且剥离过程具有高度可逆性。该体系通过纳米线-三维骨架这样的结构设计,成功实现了高面容量下的稳定性,为后续工作开展提供有益的借鉴。（2）首次将碳化的ZIF-67作为集流体修饰层来调控金属锂沉积行为。通过室温液相反应即可得到ZIF-67前驱体,再经过碳化,使钴离子的配位键断裂形成单质钴,原料之一的2-甲基咪唑中的氨基官能团分解为吡啶氮和吡咯氮,从而得到钴/氮双掺杂的石墨烯团簇（Co@N-G）。采用第一性原理计算材料中各组分对锂结合能,结果表明在Co-N-C三相界而处与锂结合趋势最强,说明了钴、氮作为亲锂的活性位点能够协同作用,提升碳材料的亲锂性。将Co@N-G涂覆于铜箔上作为修饰层,能够显着改善锂离子在集流体表面的沉积过程,抑制枝晶生长,提升循环稳定性。以金属锂为对电极组装半电池测试库伦效率,结果表明,在1 mA cm-2,1 mAh cm-2的条件下循环300次以上,CE始终保持在99%以上;得益于Co@N-G理想的离子电导和电子电导的双导电特性,体系在15 mA cm-2这样的高倍率循环中仍然表现出了较低的极化（～150mV）和较高的库伦效率（95.7%）。将Co@N-G改性集流体预锂化后得到复合锂负极,并与高电压正极（LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2,NCM）匹配,在1 C倍率下循环100圈后,容量保持率高达96%。本工作通过简单的合成方法在碳材料中实现钴/氮的均匀掺杂,并从理论计算和实验结果共同验证了该体系具有理想的双导电特性,能有效调控金属锂在集流体表面的沉积行为。（3）亲锂性纳米阵列修饰3D碳布及其复合负极的电化学性能的研究。通过变化溶剂,以纳米棒阵列的形式将上述双导电纳米钴氮掺杂碳材料原位负载于碳布表面得到亲锂的三维集流体（NRA-CC）,充分利用三相亲锂修饰层对锂离子的诱导作用和三维骨架丰富的沉积位点等优势,在高倍率、高面容量的运行条件下表现出了优异的循环稳定性。将NRA-CC预锂化,组装对称电池进行测试,结果表明在12 mA cm-2,12 mAh cm-2这样的极端测试条件中,电池仍能稳定循环200h以上,这得益于碳化MOF纳米修饰层优异的亲锂性和三维结构丰富的沉积空间共同作用。将三维复合锂负极与高电压正极NCM和固体电解质进行匹配,成功构建循环稳定的固态锂金属电池。下一步将重点研究自支撑的三维锂负极的设计合成,此外对三维锂负极与固体电解质存在的界面问题寻求简单高效的提升策略。
许国光[4]（2020）在《用原位透射电镜研究金属氧化物中的电化学离子嵌入过程》文中研究指明原位透射电镜（in-situ TEM）具有超高的空间和时间分辨率,可用于研究电化学反应的动态过程,已被广泛应用于研究电池工况下电极材料、电解质和固态电解质界面的演变过程。原位TEM在电化学领域的研究需要构建特殊的原位TEM用微电池。然而,目前的原位TEM用微电池结构仍然存在一些不足,比如:（1）因为TEM用微电池的活性物质载量少,难以进行电化学定量分析;（2）电解质和电极材料直接采用点接触的结构,偏离了真实电池的构造,改变了离子在电极材料中的扩散方式;（3）没有使用常规电解液,导致缺失了电解质和电极材料间的界面结构;（4）引入SiNx密封层,降低了成像质量。鉴于此,我们构建了基于芯片式的原位TEM用微电池,提高了 TEM用微电池中活性电极物质的载量。在原位TEM用微电池上,不仅能进行恒电压充放电,还可以进行与常规电池相同的恒电流充放电定量测试。利用构建的原位TEM微电池,我们用原位/准原位TEM方法表征了四氧化三锰（Mn3O4）和正交相五氧化二铌（T-Nb2O5）的锂化、钠化机理,对各个电化学放电平台的放电产物进行了细致的TEM研究,结合电子衍射图、高分辨电镜像图和能量散射谱（EDS）分析了放电过程中材料的结构、成分演变。具体工作如下:1、构建了更能模拟真实电池反应环境的原位电化学TEM用微电池,其结构和扣式电池的三明治结构（正极/电解液+隔膜/负极）相似,提高了 TEM用微电池上的活性物质载量（活性物质载量提高至μg级别）。利用TEM用微电池,我们分别对硅纳米颗粒和Mn3O4等电极材料构建了锂半电池,并实现常规电池的测试,包括恒流充放电测试、电化学阻抗谱测试以及循环伏安测试,测试结果均与常规扣式电池测试结果相一致。此外,这种TEM用微电池设计还保证了成像质量,可在充放电过程中实现高分辨电镜像观察。2、用原位TEM研究Mn3O4纳米棒的锂化机理。Mn3O4是一种廉价、无毒、具有低锂化电位和较高的理论比容量（936 mAh g-1）的负极材料,然而业界对Mn3O4的锂化机理仍存在争议。我们用原位TEM研究了 Mn3O4在恒电流模式和恒电压模式下的锂化机理。在恒电流放电模式下,Mn3O4遵循三步相转化过程:Mn3O4+Li+→LiMn3O4+Li+→MnO+Li2O→Mn+Li2O;我们还发现,在锂化初期,Li离子倾向于沿{101}面进入Mn3O4,并形成中间过渡相LixMn3O4。相反,在恒电压模式下,Mn3O4纳米棒只经历了一步相转化过程:Mn3O4+Li→Mn+Li2O。实验结果表明,不同的放电模式会影响Mn3O4的锂化路径。3、用原位TEM研究了 T-Nb2O5纳米片的储钠机制。T-Nb2O5具有高的比容量和高离子扩散系数,是热门的钠离子电池负极材料;解析T-Nb2O5的储钠机制有助于发展高性能T-Nb2O5负极。T-Nb2O5作为一种层状结构材料,通常认为钠离子容易在其（001）面内传输,而较难在[001]方向扩散。我们通过原位TEM研究了钠离子在T-Nb2O5中的各向异性扩散行为,结果显示,当T-Nb2O5纳米片存在缺陷时,钠离子可以通过T-Nb2O5纳米片的位错、畴界等缺陷在[001]方向传输,并进而在深层的（001）面内扩散;同时,本研究还发现刚合成的T-Nb2O5纳米片在[001]方向上存在调制结构,存在交替分布的压应变和张应变区域,而钠离子的嵌入可以调节这些应变分布。实验结果表明,充满缺陷结构的T-Nb2O5更有利于钠离子在其中的扩散,可应用于钠离子电池。
李文文[5]（2020）在《PEO基聚合物电解质的改性及其全固态锂硫电池界面研究》文中研究表明近二十年来,锂离子电池以其优异的性能被移动电子终端设备、电动汽车以及智能电网等各种系统和场景广泛地应用,不断推动着我们社会和生活的进步。锂硫电池的理论比能量达到2600 Wh kg-1,显着高于常规的锂离子电池,受到人们极大的关注。目前限制其商业应用的主要原因包括所使用的醚类电解液易燃、泄漏以及放电中间产物溶解于电解液导致的穿梭效应等。用固体电解质代替液态电解液,开发全固态锂硫电池是解决这些问题的重要途径。聚环氧乙烷（poly（ethylene oxide）,PEO）基固态聚合物电解质是一种研究比较深入和广泛的体系,它不仅能保证电池的高比能量,高安全性,还具有高柔性、封装简单等优点,是目前聚合物固体电解质研究的热点。PEO基全固态锂硫电池的发展面临一系列挑战,尤其是电解质的电导率低以及难以消除的穿梭效应,为此成为本论文主要探索和研究的内容。由于其常温下的离子电导率仍只有10-7-10-6 S cm-1,因此本论文将通过增加PEO中的无定型相,降低其结晶性从而提高聚合物电解质的离子电导率。另外由于充放电过程中的中间产物多硫化锂会部分溶解在PEO中导致活性材料的利用率低,库伦效率低,因此论文采用界面修饰的技术进一步抑制穿梭效应提高电池的性能。我们设计了复合多孔填料、有机链段接枝、引入无机电解质和固体电解质界面设计等技术路径对PEO的微结构以及电解质界面进行优化,开展相应的表征和电化学性能测试,具体包括以下几方面的研究工作:（1）利用纳米吸附效应改善PEO电解质的电化学性能:通过加入一种表面具有不同电荷的吸附性微孔分子筛SSZ-13与PEO复合得到复合聚合物电解质,利用其强吸附作用和与锂盐中阴阳离子的相互作用促进锂盐的解离,改善PEO电解质的电导率,所制备的复合电解质在20℃和60℃时的电导率分别达到4.43×10-5 S cm-1和1.96×10-3 S cm-1。以该复合电解质组装锂金属对称电池、锂离子电池以及锂硫电池,系统地研究了它们的电化学性能。其中锂离子电池在60℃、0.1 C循环160次后容量仍保持155 m Ah g-1;锂硫电池40次循环后容量仍保持920 m Ah g-1,为目前同体系研究中较优异的性能。（2）LLZTO表面构建分子刷实现高性能全固态锂硫电池和机理探索:通过咪唑基有机链段接枝LLZTO电解质颗粒,得到分子刷结构修饰的Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12（LLZTO）,并与PEO电解质复合。复合电解质的离子电导率以及机械性能有了很大的提升(40℃时4.5×10-4 S cm-1)。通过6,7Li固体核磁测试分析了MB-LLZTO界面的锂离子传输机理,验证了无机-有机电解质界面处离子的快速迁移。以此复合电解质组装的全固态锂硫电池50次循环后放电比容量达到1010 m Ah g-1。且在较低温度下能够有效抑制穿梭效应,表明这种分子刷结构对于全固态锂硫电池性能的改善具有积极的作用。（3）利用电子-离子导体协同作用构建/改善全固态锂硫电池界面:基于LAGP电解质的全固态Li-S电池虽然能够完全消除穿梭效应,但由于界面固-固接触不良,同时电解质和锂金属之间存在副反应。本论文通过在LAGP正极界面引入导电石墨层,与负极界面聚合物缓冲层形成协同作用,由此构建了一种结构新颖的全固态锂硫（Li-S）电池,引入氧化还原反应位点和第二集流体使硫活性物质得到充分利用,降低界面阻抗,同时有效地减轻LAGP与锂金属的还原反应。基于此结构的全固态Li-S电池150次循环后的比容量1080m Ah g-1,表现了良好的循环稳定性,库伦效率达到100%。（4）蜂窝状多孔LAGP/LLZTO电解质的结构设计及固态电池的研究:由于致密的无机全固态电解质并不能有效解决电极与电解质的固-固界面的慢动力学问题,而且正极中缺失的锂离子导体也限制了活性物质载量。本论文采用冰模板法制备阵列状LLZTO/LAGP多孔陶瓷,在正极内部引入这种蜂窝结构的多孔陶瓷骨架作为锂离子导体,通过浸渍、烧结得到致密的电解质层阻挡负极与正极的直接接触,得到蜂窝孔-致密电解质。在多孔侧浸渍C的前驱体浆料并进一步碳化,得到离子-电子导体的一体化电池结构。蜂窝状陶瓷骨架孔周围存在较多的反应位点,反应面积增加,从而有效地提高锂金属电池的反应活性。
孙宏扬[6]（2020）在《微圆弧金刚石刀具FIB加工工艺与SPH方法切削仿真的研究》文中指出圆弧刃金刚石刀具作为超精密切削加工中的重要组成部分,其刃磨质量将直接影响到对材料的加工质量和刀具的使用寿命。目前金刚石刀具刃磨工艺还存在较大的发展空间,常规的刃磨方法——机械研磨法是目前比较成熟且是唯一的批量生产手段,其他的特种加工手段如聚焦离子束（Focus Ion Beam,FIB）刻蚀法正处于研究阶段。本课题围绕金刚石刀具FIB刻蚀工艺展开了详细研究,提出了基于FIB的微圆弧刀具加工可行性方案,同时辅以SPH切削仿真的手段对金刚石刀具的切削参数展开了相关研究。在FIB刻蚀法中,离子束的参数选择、离子束聚焦的优化和加工方式与步骤是控制刀具刻蚀质量的重要因素。目前对于使用FIB加工圆弧刃的金刚石刀具的研究十分稀少,因此本课题选择以金刚石刀具的FIB刻蚀工艺为研究重点,对FIB刻蚀中的离子电压、束流强度、驻留时间、加工角度等参数开展了仿真和实验研究。在仿真与实验的研究基础上,制定了圆弧刃金刚石刀具的FIB刻蚀方法,并在一把圆弧刃刀具的基础上成功加工出了带有齿形微结构的刀具,对其进行粗糙度的测量,对比机械研磨法制备的金刚石刀具后刀面粗糙度,两者粗糙度均良好,验证了FIB刻蚀加工金刚石刀具的合理性。超精密切削参数的选择对于刀具性能和加工材料表面质量有着重要的影响,实验是研究切削参数的基本方法,仿真可作为辅助手段,探究切削参数对加工的影响。目前关于三维切削仿真的研究成果仍远少于二维仿真成果,本课题对于微圆弧金刚石刀具超精密切削紫铜材料的问题展开了基于光滑粒子流体动力学的超精密切削三维仿真的研究,SPH方法来源于有限元方法,但作为一种无网格方法,其计算方式与有限元网格有着很大的不同,本课题研究了超精密切削的仿真模型的建立过程,建立了金刚石刀具切削紫铜的SPH-FEM耦合切削模型,探索了切削速度、背吃刀量和进给量对切削过程的影响规律,为微纳米尺度的紫铜切削提供了一定的参考。
程仁飞[7]（2020）在《迈科雉（MXene）的表面修饰、掺杂及其电化学性能研究》文中进行了进一步梳理迈科烯是一类新型过渡金属碳/氮化物二维层状导电材料,已在储能器件如锂离子电池领域表现出光明的前景。在充放电过程中,锂离子在迈科烯的层片间嵌入/脱出的层间储锂特征已被证实。然而,对于这类新型层状材料的储锂机制的认识尚不完善。比如,具体的锂离子嵌入/脱出过程是怎样的?哪些关键因素影响其储锂性能?此前的研究主要致力于迈科烯储锂性能的提高,对迈科烯储锂机制的认识不深入,阻碍了迈科烯作为新型锂离子电池负极材料的实用化进程。本论文以迈科烯为研究对象,从储锂机制研究出发,旨在揭示影响其储锂性能的关键因素,从而为高性能迈科烯的制备指明方向。主要研究内容和结论如下:（1）通过在可控气氛中热处理来修饰迈科烯的表面和层间界面,用比较研究的方法系统地研究修饰前后迈科烯的表面化学、结构和电化学行为特征,进而建立它们之间的本征关联,阐明了迈科烯的储锂机制。结果表明,在不同气氛中热处理后,Ti3C2 Tx迈科烯的表面化学和结构改变明显,这些改变显着地影响储锂行为。与表面官能团键合的外层过渡金属在特征电位发生氧化还原反应,表明Ti3C2Tx迈科烯主要依靠终端Ti储存电荷。氨化后样品的层间距变得大而均一,对应循环伏安曲线上的一对氧化还原峰,而原始样品有两种层间距且氧化还原峰有两对,表明锂离子在脱嵌过程中存在顺序行为。在整个充放电过程中,对应迈科烯层片间距的XRD衍射峰几乎没有偏移,表现出“零应变”特征。（2）在储锂机制认识的基础上,利用NH4VO3作为V源制备出了 V填补Ti空位及表面改性的Ti3C2 Tx迈科烯。N、V的引入有利因素包括:增加了-O官能团的含量;Ti3C2Tx迈科烯的层间距变得大且均一,这可能由于进入到层间的N元素起到了柱撑作用,同时也提高了终端Ti的变价能力。V的引入不仅修饰了表面官能团,而且也填补了 Ti空位,V具有比Ti更强的变价能力,Ti空位的填补有效地提高了迈科烯的储锂能力。N、V的协同作用提高了 Ti3C2Tx迈科烯的倍率性能和循环稳定性。（3）在储锂机制认识的基础上,利用两步N、S共掺杂方法提高迈科烯的储锂能力。首先让N原子进入迈科烯层间起到柱撑作用,为锂离子嵌入提供物理空间;然后将S原子引入,与Ti3C2Tx迈科烯层片的外层Ti键合,形成有利于锂离子输运的C-Ti-S键。N、S杂原子共掺杂的综合效应显着提高了Ti3C2Tx迈科烯的倍率性能和循环稳定性。如NS0.3-Ti3C2Tx迈科烯在3C倍率下循环1000圈容量保持率在89%;与正极材料LiFe0.5Mn0.5PO4/C组成全电池,在1C倍率下循环200圈后仍有199.3 mAh g-1的容量。（4）在借鉴Ti3C2Tx迈科烯储锂机制认识的基础上,通过光谱、电化学、理论计算等手段系统研究了 Nb2CTx迈科烯的表面化学、结构和电化学行为,进而建立它们之间的本征关联,阐明了 Nb2CTx迈科烯的高容量根源及储锂机制。通过实验及理论分析证实Nb2CTx迈科烯-O官能团含量占优,有利于锂离子的输运。并且证实Nb2CTx迈科烯可以吸附多层储锂,这也是其容量高的原因。在整个充放电过程中,对应迈科烯层片间距的XRD衍射峰几乎不偏移,表现出优异的结构稳定性和可逆性,是一种优异的“零应变”材料,这与迈科烯层间耦合作用强的本征特性有关。以LiFePO4/C为正极组成的全电池在1C高倍率下循环200圈后,仍然保持着120.2 mAh g-1的高容量。
吴玉东[8]（2020）在《MXene基高面电容可拉伸微型超级电容器阵列》文中指出随着柔性可拉伸电子设备的蓬勃发展,并且通过随身智能应用程序的配套使用,将我们的生活变得更为舒适与便捷。所以目前迫切地需要能够同时兼容弯曲,并且承受相应的形变的微电源,以实现智能系统的自主权。为了满足不断增长的需求,已经开发了多种类型的可变形能量存储系统来完成整个智能系统的需求。作为有希望的候选者之一,可拉伸的超级电容器具有高功率密度,快速充电能力,长循环稳定性以及特别高的安全性（由于通常使用水性电解质）,吸引了许多研究人员的关注。在此基础上,我们设计了一种“电子/离子双重传输通道”结构的微型超级电容器,并通过与岛桥结构相结合,进一步构造出了可拉伸微型超级电容器阵列。本论文主要研究成果如下:设计出独特的过渡金属碳/氮化物（MXene）与通过在芯层中插入一维导电聚吡咯包裹细菌纤维素（BC@PPy）纤维搀杂的混合膜,在重新堆叠的MXene薄片之间合理的构造了电子/离子双重传输通道结构。“电子/离子双重传输通道设计”具有多个优点:（i）均匀插入层间的1D导电具有“核-壳结构”的BC@PPy纤维,不仅充当了层间支架,同时减轻了MXene片层之间的重新堆叠,以确保有更多的层间自由空间用于离子传输,有助于暴露更多的电荷存储活性位点,而且还充当了纳米锚,以增强MXene薄片之间的结合强度,从而提高了混合膜的机械性能;（ii）最引人注目的是,涂覆在插层的一维BC芯纤维上的PPy导电聚合物壳可以充当层间骨架,以沿着C轴方向在支撑开的MXene片层之间构造额外的电子传输通道,从而确保层间的电子传输,并因此缓解由于插入层间隔离物而引起的层间电导率下降;（iii）用作赝电容活性材料的PPy导电聚合物外壳,可以提供额外的氧化还原位点。这些优点,得益于MXene/BC@PPy混合膜中形态、成分和界面结构的合理设计,所产生协同作用的结果。实现了同时对层间电导率、空间和结合强度的调节,增强了面电容。与只含有MXene的重新堆叠的薄膜（86.59mF·cm-2/22.0 MPa）相比,MXene/BC@PPy混合膜可以达到221.21 mF·cm-2面电容和78.9 MPa的拉伸强度。我们又在MXene/BC@PPy混合膜中进行了平面电极配置的设计,并在它们之间引入了岛桥互连结构,使得微型超级电容器阵列（MSCA）之间的面电容达到200.47 mF·cm-2,能量密度达到/0.01 mWh·cm-2,并且进一步制造出可逆拉伸的MSCA,其拥有着高达200%伸长率的可拉伸性能。最终,基于有着高面积性能指标的有源膜电极,并且有着良好共面集成能力的器件布局、高可变形性的机械设计以及基于准确性和易操作性的柔性印刷电路制造方法的组合,高度可变形的集成可穿戴系统被制造了出来。这样的智能穿戴系统使用了可变形微功率单元的共面集成MSCA,并且使用了无线充电单元的感应线圈和用于功能单元的商用智能手表组成的系统,它们这样的组合具有出色的完整性、灵活性和可伸缩性,并且可以舒适地穿戴以进行动态计时和步数计数。所有结果都凸显了结构工程技术的有效性,该结构工程可以最大程度地提高可拉伸MSCA的重新堆叠的少层MXenes薄膜电极的面电容性能,并具有增强可穿戴电子设备中兼容的可变形能量存储的面性能指标。
孙会娟[9]（2020）在《氮掺杂多孔碳基纳米材料的制备、表征和超级电容器储能性质研究》文中进行了进一步梳理电化学超级电容器（简称超级电容器）是一种新兴的能源存储技术,其具有功率密度高、循环寿命长以及充电速度快等突出特性,在未来的储能领域中将发挥关键作用。目前超级电容器的发展主要受限于其相对较低的能量存储密度,电极材料作为超级电容器构成的核心组分,是影响超级电容器能量存储密度的主要因素之一,因此开发高性能的电极材料逐渐成为研究热点。碳材料具备良好的导电性和较高的比表面积,目前经常被用作基体材料,广泛应用于超级电容器的电极材料。对于碳基电极材料而言,其电容性能通常取决于碳材料的表面积、表面活性以及孔隙率。然而,单纯的碳材料表面活性位点少,导致有效的双电层面积减小,从而造成其潜在的电容性能难以体现。特别是粉体碳材料,在电极制备过程中,粘结剂的添加,不仅进一步降低了活性材料与溶液的可接触表面积,同时还限制了电子和离子在充放电过程中的快速转移/迁移。针对以上问题,开发自支撑特性的活性碳基电极材料,即构建超长连续、三维导电网络、以及互相连通、三维多孔结构特性的电极材料,保证电子和离子的双连续快速传输,显得至关重要。该工作重点阐述了多模板生长聚苯胺来制备氮掺杂三维多孔碳基电极及其表面活性调控、多孔结构调节、自支撑、三维连续结构等研究,取得的主要成果如下:（1）以电纺PAN纳米纤维为基底,通过苯胺单体的原位化学聚合,制备出柔性PAN@PANI核-壳复合纳米纤维。高温碳化后,获得了自支撑NPCNFs复合材料。沉积的PANI不仅作为多孔模板,在高温下热解,形成相互连接的有序孔隙率,还为原位氮掺杂提供了富氮源。在三电极测试下,电流密度为0.5 A/g时,NPCNFs电极具有130 F/g的高比电容,是纯CNFs的2倍。这种优异的性能是归因于氮原子的掺杂形成了多孔结构,增大了比表面积,并提供了赝电容,有效的改善了电化学性能。此外,为了进一步提高电容性能,我们合成了NPCNFs/PANI复合材料,并组装成全固态柔性对称超级电容器。得益于精心设计的结构,器件在电流密度为0.5 A/g时实现了260 F/g的高比电容。同时,该器件在0.27 k W/kg的功率密度下可提供8.9 Wh/kg的高能量密度。经过10,000次充放电后仍具有良好的循环稳定性和80.1%的电容保持率。（2）具有高比表面积、有序孔隙率、连续导电路径等优点的自支撑多孔碳材料在超级电容器中表现出理想的电荷存储能力。自然结构可以提供理想的模型来开发各种仿生建筑。自然蚁巢具有三维交错互联的开放式框架结构,这种结构非常有利于离子和电子的快速运输。受蚁巢结构的启发,我们利用相分离原理,将PAN/PVP/DMF三元溶液体系浸渍在水中去除PVP和DMF,构筑了多孔PAN薄膜材料。然后,以PAN薄膜材料为模板,通过苯胺单体的原位化学聚合和高温碳化后,制备了具有高度交联骨架结构、高比表面积的自支撑氮掺杂分级多孔碳薄膜材料（NHPC）,作为超级电容器的负极。通常,不对称电极可以拓宽超级电容器的电势窗口进而提高能量密度。所以,为了与负极匹配,我们基于HPC设计了HPC/Mn O2正极材料,并组装成扣式非对称超级电容器。电化学性能测试表明,器件的稳定电压可高达1.6 V,在0.5 A/g的电流密度下具有253 F/g的高比电容。并且在功率密度为410 W/kg时,实现了21 Wh/kg的高能量密度储存,表现出优异的电化学性能。
朱婷[10]（2020）在《锰基双金属NASICON型正极材料的结构调控及储钠机制》文中提出本文以锰基双金属NASICON型正极材料为研究对象,针对此类材料比容量低、导电性差等关键科学问题,通过原位碳包覆、双重碳修饰及三维导电网络设计等策略对材料结构进行调控,大幅提升了此类电极材料的可逆比容量和电导率。利用先进的形貌表征技术如TEM、SEM可以有效解析其结构特点,同时借助原位X射线衍射（XRD）技术监测电极材料在充/放电过程中微结构的演化规律,进而探索锰基双金属NASICON型正极材料在钠离子电池中的储能机制,为获得高能量密度和高倍率性能的钠离子电池正极材料提供理论指导,为进一步优化材料的电化学性能开辟了新思路。具体包含以下重要研究成果:（1）将喷雾干燥法与高温烧结技术相结合制备了一系列具有稳定开放NASICON骨架的原位碳包覆磷酸锰钛钠中空微米球（Na3Mn Ti（PO4）3/C）。在系统地比较不同烧结温度下样品的基本结构和微观形貌的基础上,将Na3Mn Ti（PO4）3/C作为钠离子电池正极材料,首次探究了它在电化学反应过程中涉及三电子氧化还原反应的储钠机制,并考察了烧结温度对其电化学活性和循环性能的影响。电化学测试结果表明,Na3Mn Ti（PO4）3/C在1.5-4.2 V电压范围内涉及Ti3+/4+（2.21/2.05 V）,Mn2+/3+（3.75/3.44 V）和Mn3+/4+（4.15/3.94 V vs.Na+/Na）三个氧化还原电对。在0.2 C(1 C=176 m Ah g-1)的倍率下,比容量高达160 m Ah g-1;在2 C的倍率下,循环500次后,容量保持率达～92%;在倍率性能测试中,经过60次循环回到初始0.2 C倍率时回复率达到92.3%。基于原位XRD测试,发现Na3Mn Ti（PO4）3/C在脱/嵌钠过程中固溶和两相反应同时发生,进一步阐明其本征储钠机制。Na3Mn Ti（PO4）3/C优异的储钠性能,极大地拓宽了双金属NASICON结构磷酸盐正极材料的设计思路,为促进钠离子电池在大规模储能领域的应用提供了新的启示。（2）基于前期对Na3Mn Ti（PO4）3/C的研究,为进一步实现钠离子电池的高能量密度、高倍率性能和长循环寿命,我们提出了双重碳修饰策略对Na3Mn Ti（PO4）3的微观结构进行调控,设计并合成了半石墨化碳和还原氧化石墨烯共修饰的Na3Mn Ti（PO4）3实心微米球（NMTP/C@r GO）。系统地表征了材料的基本结构、微观形貌及元素组成,研究了双碳结构、煅烧温度等对电极材料在高电压下(Mn2+/4+)电化学性能的影响。通过对比,发现NMTP/C@r GO具有比NMTP/C更优异的储钠性能:在0.2 C(1 C=117 m Ah g-1)时放电比容量达到114 m Ah g-1,平均放电电位为～3.6 V,能量密度高达410 Wh kg-1;即使在1 C的倍率下,其比容量也能达到98 m Ah g-1,经过800次循环后的容量保持率为76.6%。NMTP/C@r GO优异的电化学性能得益于其双重碳结构在充/放电过程中能够稳固包覆NMTP纳米颗粒,同时极大程度上提高NASICON材料导电性,赋予材料更大的振实密度,实现材料电子和离子双连续传导。基于非原位X射线光电子能谱揭示了NMTP/C@r GO在电化学反应过程中锰离子的价态演变规律;原位XRD的测试结果表明材料在脱/嵌钠过程中涉及固溶和两相反应的结构演变规律,同时在循环过程中结构回复性高。此外,基于NMTP/C@r GO正极和软碳负极组装钠离子全电池（NMTP/C@r GO//SC）,在0.2 C倍率下的初始放电比容量达97 m Ah g-1,100次循环后容量保持率为73%,展现出优异的循环性能。以上结果表明NMTP/C@r GO作为钠离子电池正极材料时极具商业化前景,为面向大规模储能具有高能量密度,高倍率性能和长循环寿命的钠离子电池的开发与应用提供新的研究思路。（3）采用静电纺丝和分步烧结技术相结合的策略成功制备柔性自支撑Na4Mn V（PO4）3（FF-NMVP/C）正极材料,系统地表征了该纳米线材料的物相结构、形貌和元素组成,利用非原位交流阻抗探究了V和Mn在发生氧化还原反应时对材料离子扩散速率的影响,并将该正极材料与制备的柔性自支撑锑-碳（FF-Sb/C）负极材料组装自支撑全电池,展现出优异的电化学性能。在钠离子半电池测试中,FF-NMVP/C正极材料在1 C(1 C=111 m Ah g-1)的倍率下其初始放电比容量为89.5 m Ah g-1,经过150次循环后,容量保持率为91.2%;在5 C时,循环800圈后其库伦效率稳定在100%,容量较第二圈的保持率达81%。结合非原位XPS和非原位EIS测试,系统分析了FF-NMVP/C在不同充放电状态下的结构演化、电阻/离子扩散的演变规律。基于FF-NMVP/C和FF-Sb/C组装的自支撑钠离子全电池,在1 C倍率下经过100次循环后,其放电比容量为85.9m Ah g-1,容量保持率为87.5%;在倍率测试中,0.5、1和2 C的倍率下其平均比容量分别为99.8、100.2和97.8 m Ah g-1,当倍率回到0.2 C时其平均放电比容量为100.8 m Ah g-1。该自支撑钠离子全电池展现的优异储钠性能表明,针对活性材料进行的碳包覆层和连续的三维导电网络成功构筑,显着提高材料的电子/离子传输速率,赋予其良好的倍率性和循环稳定性,极具商业化应用的潜力。
二、电子-离子双束纳米工作站（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、电子-离子双束纳米工作站（论文提纲范文）
（1）钴基三维自支撑整体式电极的可控构筑及其在电化学能源转换与储存中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 钴基化合物的研究现状 |
| 1.1.1 磷化钴基材料 |
| 1.1.2 氮化钴基材料 |
| 1.1.3 硫化钴基材料 |
| 1.1.4 钴单原子基材料 |
| 1.2 钴基化合物常用改性途径 |
| 1.2.1 调控形貌 |
| 1.2.2 合金化 |
| 1.2.3 与碳材料复合 |
| 1.2.4 单原子化 |
| 1.3 钴基化合物的应用 |
| 1.3.1 电解水 |
| 1.3.2 氧还原反应 |
| 1.3.3 超级电容器 |
| 1.4 本论文选题依据和主要研究内容 |
| 1.4.1 论文选题依据 |
| 1.4.2 论文研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 磷化钴基三维自支撑整体式电催化剂的可控构筑与电催化析氢性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 材料的合成 |
| 2.2.4 材料的表征 |
| 2.2.5 电化学性能测试 |
| 2.2.6 理论计算 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 Co(OH)_x(NO_3)_(2-x)·mH_2O/Ti前驱体及CoP/Co_2P@NC/Ti电极的制备 |
| 2.3.2 Co(OH)_x(NO_3)_(2-x)·mH_2O/Ti二维层状LHS型前驱体 |
| 2.3.3 CoP/Co_2P@NC/Ti三维整体式电催化剂 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 镍钴磷化物基三维自支撑电催化剂的可控构筑与电催化全解水性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 材料的合成 |
| 3.2.4 材料的表征 |
| 3.2.5 电化学性能测试 |
| 3.2.6 理论计算 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Ni_xCo_(2-x)P@NC NA/NF电催化剂的设计合成 |
| 3.3.2 Ni_xCo_(2-x)P@NC NA/NF电催化剂的结构分析 |
| 3.3.3 Ni_xCo_(2-x)P@NC NA/NF电催化剂的形貌特征 |
| 3.3.4 不同形貌Ni_xCo_(2-x)P@NC NA/NF电催化剂的形成机理 |
| 3.3.5 Ni_xCo_(2-x)P@NC NA/NF电催化剂的表面特性 |
| 3.3.6 Ni_xCo_(2-x)P@NC NA/NF电催化剂的催化性能 |
| 3.3.7 DFT理论计算 |
| 3.3.8 催化机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 钴单原子/氮化四钴/掺氮碳纳米管三维自支撑电催化剂的可控构筑与电催化析氢性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 材料的合成 |
| 4.2.4 材料的表征 |
| 4.2.5 电化学性能测试 |
| 4.2.6 理论计算 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Co_4N@CoSA/N-CNT/CC电催化剂的设计合成 |
| 4.3.2 Co_4N@CoSA/N-CNT/CC电催化剂的结构分析 |
| 4.3.3 Co_4N@CoSA/N-CNT/CC电催化剂的表面特性 |
| 4.3.4 Co_4N@CoSA/N-CNT/CC电催化剂的形貌特征 |
| 4.3.5 Co_4N@CoSA/N-CNT/CC电催化剂的中Co单原子的形成机理 |
| 4.3.6 Co_4N@CoSA/N-CNT/CC电催化剂的催化性能 |
| 4.3.7 DFT理论计算 |
| 4.3.8 催化机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 钴单原子/硫化钴/氮硫共掺碳纳米管三维自支撑电催化剂的可控构筑与氧还原催化机理调控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂 |
| 5.2.2 实验仪器 |
| 5.2.3 材料的合成 |
| 5.2.4 材料的表征 |
| 5.2.5 电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CoS_2@CoSA/NS-CNT/CC电催化剂的设计合成 |
| 5.3.2 CoS_2@CoSA/NS-CNT/CC电催化剂的结构分析 |
| 5.3.3 CoS_2@CoSA/NS-CNT/CC电催化剂的表面特性 |
| 5.3.4 Co S2@Co SA/NS-CNT/CC电催化剂的形貌特征 |
| 5.3.5 CoS_2@CoSA/N-CNT电催化剂的催化性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 氰基氧化镧封装氮化四钴三维自支撑整体式电极的可控构筑与超级电容器性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验试剂 |
| 6.2.2 实验仪器 |
| 6.2.3 材料的合成 |
| 6.2.4 材料的表征 |
| 6.2.5 电化学性能测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Co_4N@LOCF/CC电极的设计合成 |
| 6.3.2 Co_4N@LOCF/CC电极的结构分析 |
| 6.3.3 Co_4N@LOCF/CC电极的形貌特征 |
| 6.3.4 Co_4N@LOCF/CC电极的表面特性 |
| 6.3.5 Co_4N@LOCF/CC电极的超级电容器性能 |
| 6.3.6 Co_4N@LOCF/CC电极的电容贡献率分析 |
| 6.3.7 非对称Co_4N@LOCF/CC||AC/CC超级电容器的性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（2）碳纳米杂化材料的熔盐法制备、结构调控及超级电容器性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超级电容器概述 |
| 1.1.1 超级电容器的历史发展与应用 |
| 1.1.2 超级电容器的储能原理和分类 |
| 1.1.3 超级电容器的结构及关键材料 |
| 1.2 超级电容器电极材料 |
| 1.2.1 碳纳米材料 |
| 1.2.2 金属氧化物及其它化合物纳米材料 |
| 1.2.3 导电聚合物纳米材料 |
| 1.3 碳基超级电容器电极材料 |
| 1.3.1 碳纳米材料及其杂化材料电容性能的影响因素 |
| 1.3.2 碳纳米材料及其杂化材料的制备 |
| 1.3.3 碳纳米材料及其杂化材料的结构调控 |
| 1.4 本论文的研究意义与内容 |
| 1.4.1 本论文的研究意义 |
| 1.4.2 本论文的研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 具有交织网络结构的碳纳米片-碳纳米管杂化材料的熔盐法制备及超级电容器性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 试剂和材料 |
| 2.2.2 具有交织网络结构的碳纳米片-碳纳米管杂化材料的制备 |
| 2.2.3 材料表征 |
| 2.2.4 电化学性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第三章 碳纳米管骨架支撑多孔碳杂化材料的熔盐法制备及超级电容器性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂和材料 |
| 3.2.2 KCl/ZnCl_2熔盐体系中碳纳米管骨架支撑多孔碳杂化材料的制备 |
| 3.2.3 LiCl/ZnCl_2和NaCl/ZnCl_2熔盐体系中碳纳米管骨架支撑多孔碳杂化材料的制备 |
| 3.2.4 材料表征 |
| 3.2.5 电化学性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 碳纳米片串联氮掺杂多孔碳多面体杂化材料的熔盐法制备及超级电容器性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂和材料 |
| 4.2.2 沸石咪唑盐骨架材料-8(ZIF-8)前驱体的制备 |
| 4.2.3 碳纳米片串联氮掺杂多孔碳多面体杂化材料的熔盐法制备 |
| 4.2.4 材料表征 |
| 4.2.5 电化学性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 具有三维互穿网络结构的碳纳米片-碳纳米纤维杂化材料的熔盐法制备及超级电容器性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 试剂和材料 |
| 5.2.2 具有三维互穿网络结构的碳纳米片-碳纳米纤维杂化材料的熔盐制备 |
| 5.2.3 聚苯胺修饰碳纳米片-碳纳米纤维复合材料的制备 |
| 5.2.4 材料表征 |
| 5.2.5 电化学性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 本章结论 |
| 参考文献 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本论文创新点 |
| 6.3 存在问题与展望 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
| 致谢 |
（3）三维碱金属负极的结构设计及其应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碱金属电池研究的意义和必要性 |
| 1.3 碱金属负极的保护策略和研究进展 |
| 1.3.1 电解液成分调控 |
| 1.3.2 隔膜改性 |
| 1.3.3 人工SEI膜修饰 |
| 1.3.4 固体电解质 |
| 1.3.5 负极结构设计 |
| 1.4 结构化复合负极的设计对电池性能的影响 |
| 1.4.1 电极材料结构设计原则 |
| 1.4.2 电极结构设计在高能碱金属中的应用 |
| 1.5 固态锂离子电池的界面研究进展 |
| 1.5.1 正极/固体电解质界面 |
| 1.5.2 负极/固体电解质界面 |
| 1.6 本文研究思路和主要内容 |
| 2 材料制备与表征 |
| 2.1 实验设备 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 材料的表征和测试方法 |
| 2.3.1 材料表征方法 |
| 2.3.2 电极制备 |
| 2.3.3 电化学性能测试 |
| 3 铜纳米线修饰3D铜基集流体的制备及其复合负极的电化学性能的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CuNW-Cu的制备与表征 |
| 3.2.1 CuNW-Cu的制备 |
| 3.2.2 CuNW-Cu的表征 |
| 3.3 钠金属的沉积和剥离机制 |
| 3.4 基于CuNW-Cu集流体复合负极的电化学性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 4. MOF衍生双导电纳米钴氮掺杂碳修饰集流体及其复合负极的电化学性能的研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 Co@N-G的制备与表征 |
| 4.2.1 Co@N-G的制备 |
| 4.2.2 Co@N-G的表征 |
| 4.3 Co@N-G对金属离子沉积行为的引导分析 |
| 4.4 Co@N-G的制备与表征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 亲锂性纳米阵列修饰3D碳布及其复合负极的电化学性能的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 NRA-CC的制备与表征 |
| 5.2.1 NRA-CC的制备 |
| 5.2.2 NRA-CC的表征 |
| 5.3 NRA-CC对金属离子沉积行为的引导分析 |
| 5.4 基于NRA-CC集流体复合负极的电化学性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）用原位透射电镜研究金属氧化物中的电化学离子嵌入过程（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 透射电子显微镜原理及主要功能 |
| 1.2.1 透射电子显微镜结构 |
| 1.2.2 透射电子显微镜工作原理 |
| 1.2.3 透射电子显微镜工作模式 |
| 1.3 原位透射电子显微技术 |
| 1.3.1 电化学原位透射电子显微技术 |
| 1.3.2 原位透射电镜在锂离子电池中的应用 |
| 1.3.3 原位透射电镜在钠离子电池中的应用 |
| 1.4 论文选题意义及研究内容 |
| 1.5 参考文献 |
| 第二章 原位电化学透射电镜表征方法的构建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 原位电化学TEM用微电池设计及制作 |
| 2.2.1 试剂与仪器 |
| 2.2.2 原位电化学TEM用微电池结构设计 |
| 2.2.3 芯片制备工艺流程 |
| 2.2.4 原位电化学TEM用微电池组装 |
| 2.2.5 原位电化学TEM用微电池的电化学性能测试 |
| 2.3 TEM用微电池的改进 |
| 2.3.1 微栅式TEM用微电池的构建 |
| 2.3.2 原位TEM研究硅纳米颗粒嵌锂过程 |
| 2.4 本章小结 |
| 2.5 参考文献 |
| 第三章 恒电流锂化过程四氧化三锰的多步相变:原位透射电子显微镜研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 Mn_3O_4纳米棒的合成 |
| 3.2.2 原位TEM测试 |
| 3.3 Mn_3O_4纳米棒结构分析 |
| 3.4 Mn_3O_4纳米棒的恒电流锂化机理 |
| 3.4.1 锂化初期的相变研究 |
| 3.4.2 锂化中后期的相变研究 |
| 3.5 Mn_3O_4纳米棒的恒电压锂化机理 |
| 3.5.1 恒电压下Mn_3O_4纳米棒首圈锂化机理 |
| 3.5.2 恒电压下Mn_3O_4纳米棒后续脱嵌锂机理 |
| 3.6 电子束对Mn_3O_4纳米棒的辐照影响分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 3.8 参考文献 |
| 第四章 原位TEM研究正交相五氧化二铌电化学储钠机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 T-Nb_2O_5纳米片合成 |
| 4.2.2 电化学测试 |
| 4.2.3 原位TEM测试 |
| 4.3 T-Nb_2O_5纳米片结构分析 |
| 4.4 T-Nb_2O_5纳米片钠离子嵌入研究 |
| 4.4.1 非原位XRD表征T-Nb_2O_5纳米片的钠离子嵌入过程 |
| 4.4.2 原位TEM表征T-Nb_2O_5纳米片的钠离子嵌入过程 |
| 4.4.3 原位TEM研究T-Nb_2O_5纳米片首圈脱嵌钠过程 |
| 4.4.4 电子束对T-Nb2_O_5纳米片的辐照影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 4.6 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的论文与取得的其他研究成果 |
（5）PEO基聚合物电解质的改性及其全固态锂硫电池界面研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 锂硫电池体系概述 |
| 1.2.1 锂硫电池结构与工作原理 |
| 1.2.2 锂硫电池的主要问题 |
| 1.2.3 全固态锂硫电池的工作原理 |
| 1.3 固体电解质的研究现状 |
| 1.3.1 固体电解质的概述 |
| 1.3.2 固体电解质的主要问题 |
| 1.3.3 固体电解质的优化 |
| 1.4 固态锂硫电池的研究现状 |
| 1.4.1 正极界面 |
| 1.4.2 负极界面 |
| 1.4.3 固态锂硫电池中的结构优化 |
| 1.5 固态锂硫电池应用进展 |
| 1.6 本课题的研究意义和研究思路 |
| 第2章 材料性能表征与测试方法 |
| 2.1 主要实验设备 |
| 2.2 材料的结构表征和物理性能测试 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.3 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.2.4 傅里叶红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman) |
| 2.2.5 固态核磁共振波谱(Solid NMR) |
| 2.3 电化学性能测试 |
| 2.3.1 电化学阻抗谱测试(EIS) |
| 2.3.2 循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV) |
| 2.3.3 稳态电流法(i-t) |
| 2.3.4 恒流充放电测试 |
| 第3章 SSZ-13 的纳米吸附效应改善PEO电解质及其全固态电池研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验与表征 |
| 3.2.1 SSZ-CPE的制备 |
| 3.2.2 SSZ-13与复合电解质的表征方法。 |
| 3.2.3 电池的装配 |
| 3.2.4 电化学测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 多孔SSZ-13和SSZ-CPE的物化性质 |
| 3.3.2 SSZ-CPE的电化学性质 |
| 3.3.3 锂离子在SSZ-CPE的扩散研究 |
| 3.3.4 SSZ-CPE组装全固态锂金属电池的性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 LLZTO表面分子刷结构改善PEO电解质及其全固态锂电池的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验与表征 |
| 4.2.1 MB-LLZTO-CPE的制备 |
| 4.2.2 MB-LLZTO与复合电解质的表征方法 |
| 4.2.3 电池的装配 |
| 4.2.4 电化学测试 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 MB-LLZTO-CPE的物化性质 |
| 4.3.2 MB-LLZTO-CPE的电化学性质 |
| 4.3.3 MB-LLZTO-CPE组装固态电池的性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 电子-离子导体协同作用改善的界面及其全固态锂硫电池的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验与表征 |
| 5.2.1 界面改性LAGP固体电解质的制备 |
| 5.2.2 材料表征方法 |
| 5.2.3 电池的装配 |
| 5.2.4 电化学测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 界面改性LAGP电解质的物化性质 |
| 5.3.2 界面改性LAGP电解质的电化学性能 |
| 5.3.3 界面改性LAGP组装的全固态电池的性能研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 蜂窝状多孔LAGP/LLZTO电解质的结构设计及其固态电池的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验与表征 |
| 6.2.1 蜂窝状多孔LAGP电解质的制备 |
| 6.2.2 阵列LAGP复合电解质的制备 |
| 6.2.3 蜂窝状多孔LLZTO的制备 |
| 6.2.4 多孔-致密一体化LLZTO电解质的制备 |
| 6.2.5 材料的表征 |
| 6.2.6 电池的装配 |
| 6.2.7 电化学测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 基于蜂窝状多孔LAGP的复合电解质的电化学性能研究 |
| 6.3.2 基于蜂窝状LLZTO电解质的一体化全固态电池研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）微圆弧金刚石刀具FIB加工工艺与SPH方法切削仿真的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 金刚石刀具制备工艺研究现状 |
| 1.2.1 金刚石刀具的刃磨工艺 |
| 1.2.2 金刚石刀具的刻蚀工艺 |
| 1.3 金刚石刀具质量的测量表征方法 |
| 1.4 SPH方法切削仿真研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 FIB刻蚀技术的仿真与实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 FIB技术简介 |
| 2.2.1 FIB系统组成 |
| 2.2.2 FIB加工机理 |
| 2.3 FIB加工中的问题 |
| 2.3.1 溅射产额与加工效率 |
| 2.3.2 靶材损伤与离子滞留 |
| 2.3.3 倾斜侧壁与再沉积效应 |
| 2.4 Ga离子入射金刚石晶体的SRIM仿真研究 |
| 2.4.1 SRIM仿真模型的建立 |
| 2.4.2 出射电压的影响 |
| 2.4.3 入射角度的影响 |
| 2.5 FIB刻蚀加工金刚石表面实验分析 |
| 2.5.1 束流强度对金刚石表面性质的影响 |
| 2.5.2 FIB加工速率与金刚石加工表面质量的测定 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 微圆弧刀具的制备与表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机械研磨法制备微圆弧刀具 |
| 3.3 聚焦离子束刻蚀法制备微圆弧刀具 |
| 3.3.1 FIB加工平台 |
| 3.3.2 FIB加工前的关键步骤 |
| 3.3.3 微圆弧刀具刻蚀方法分析 |
| 3.4 圆弧刃刀具齿形微结构加工 |
| 3.5 金刚石刀具的测量 |
| 3.5.1 原子力显微镜测量原理 |
| 3.5.2 粗糙度与波纹度的算法 |
| 3.5.3 机械刃磨金刚石刀具 |
| 3.5.4 FIB刻蚀齿形刃金刚石刀具 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于SPH方法的超精密切削仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SPH方法的基本原理 |
| 4.2.1 近似积分 |
| 4.2.2 近似粒子 |
| 4.3 微圆弧金刚石刀具切削紫铜的仿真模型建立 |
| 4.3.1 单位制与几何模型 |
| 4.3.2 网格/粒子划分 |
| 4.3.3 材料模型 |
| 4.3.4 接触定义 |
| 4.3.5 边界条件 |
| 4.4 紫铜超精密切削仿真分析 |
| 4.4.1 材料去除过程分析 |
| 4.4.2 切削力分析 |
| 4.4.3 温度场分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）迈科雉（MXene）的表面修饰、掺杂及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 锂离子电池概述 |
| 1.1.1 锂离子电池的发展 |
| 1.1.2 锂离子电池的构成及工作原理 |
| 1.1.3 锂离子电池的特点 |
| 1.2 锂离子电池的关键材料 |
| 1.2.1 常见的锂离子电池正极材料 |
| 1.2.2 电解液 |
| 1.2.3 隔膜 |
| 1.2.4 常见的锂离子电池负极材料 |
| 1.3 迈科烯在锂离子电池中的研究现状 |
| 1.3.1 迈科烯的制备 |
| 1.3.2 迈科烯的结构与性质 |
| 1.3.3 迈科烯在电池中的储能机制 |
| 1.3.4 迈科烯基材料在锂离子电池中的研究 |
| 1.4 本论文的研究思路和主要工作 |
| 第2章 Ti_3C_2T_x迈科烯的表面修饰及储锂机制研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 Ti_3C_2T_x迈科烯的制备 |
| 2.2.2 Ti_3C_2T_x迈科烯在可控气氛下热处理 |
| 2.2.3 样品的表征 |
| 2.2.4 样品的电化学性能表征 |
| 2.2.5 理论计算 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 Ti_3C_2T_x迈科烯表面修饰前后形貌与结构的解析 |
| 2.3.2 Ti_3C_2T_x迈科烯表面修饰前后的光谱表征 |
| 2.3.3 理论计算 |
| 2.3.4 样品的电化学性能表征 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 金属元素掺杂改性Ti_3C_2T_x迈科烯构筑高性能锂离子储能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 Ti_3C_2T_x迈科烯及N和V修饰的Ti_3C_2T_x迈科烯的制备 |
| 3.2.2 N和V修饰的Ti_3C_2T_x迈科烯的表征 |
| 3.2.3 N和V修饰的Ti_3C_2T_x迈科烯的电化学性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 N和V修饰的Ti_3C_2T_x迈科烯的微观形貌与结构 |
| 3.3.2 N和V修饰的Ti_3C_2T_x迈科烯的电化学性能 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 N、S非金属元素掺杂Ti_3C_2T_x迈科烯及其电化学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 N、S掺杂Ti_3C_2T_x迈科烯的制备 |
| 4.2.2 LiFe_(0.5)Mn_(0.5)PO_4/C的制备 |
| 4.2.3 材料的表征 |
| 4.2.4 电池的组装及电化学性能表征 |
| 4.2.5 全电池的组装及电化学性能表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 N、S掺杂Ti_3C_2T_x迈科烯的结构与微观形貌 |
| 4.3.2 N、S掺杂Ti_3C_2T_x迈科烯的电化学性能表征 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 Nb_2CT_x迈科烯的表面化学及储锂机制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 Nb_2CT_x迈科烯的制备 |
| 5.2.2 LiFePO_4/C的制备 |
| 5.2.3 Nb_2CT_x迈科烯的表征 |
| 5.2.4 Nb_2CT_x迈科烯的电化学性能表征 |
| 5.2.5 Nb_2CT_x迈科烯的全电池组装 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Nb_2CT_x迈科烯的微观形貌与结构解析 |
| 5.3.2 Nb_2CT_x迈科烯的电化学储锂行为 |
| 5.3.3 Nb_2CT_x迈科烯的表面界面化学成分分析 |
| 5.3.4 Nb_2CT_x迈科烯的储锂机制的研究 |
| 5.3.5 基于Nb_2CT_x/LiFePO_4/C全电池的电化学性能 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 论文结论与展望 |
| 6.1 论文结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 作者简介 |
（8）MXene基高面电容可拉伸微型超级电容器阵列（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超级电容器的概述 |
| 1.2.1 超级电容器的发展 |
| 1.3 超级电容器的分类 |
| 1.3.1 Electrochemical double layer capacitors(EDLC) |
| 1.3.2 Pseudo-capacitors(PC) |
| 1.3.3 Hybrid capacitors(混合电容器) |
| 1.4 可拉伸超级电容器结构的分类 |
| 1.4.1 一维可拉伸超级电容器 |
| 1.4.2 二维可拉伸超级电容器 |
| 1.4.3 三维可拉伸超级电容器 |
| 1.4.4 微型超级电容器(MSC) |
| 1.5 MXene基超级电容器 |
| 1.5.1 MXene的发展与应用 |
| 1.5.2 MXene基超级电容器 |
| 1.6 微型超级电容器阵列(MSCA) |
| 1.6.1 微型超级电容器阵列的发展与应用 |
| 1.6.2 微型超级电容器阵列与器件的集成 |
| 1.6.3 MSCA集成的方式 |
| 1.7 无线充电的集成 |
| 1.8 论文的研究思路及内容 |
| 第二章 电子/离子双传输通道设计,用于高面电容可拉伸微型超级电容器阵列 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验主要原料及仪器 |
| 2.3 MXene/BC@PPy混合膜的制备 |
| 2.3.1 多层Ti3C2Tx粉末的制备 |
| 2.3.2 少层Ti3C2Tx片的制备 |
| 2.3.3 具有核壳结构的一维导电细菌纤维素(BC)@聚吡咯(PPy)纤维的制备 |
| 2.3.4 具有不同重量含量的一维BC@PPy纤维的MXene/BC@PPy混合膜制备 |
| 2.3.5 基于MXene/ BC@ PPy混合膜的MSC有源单元的制造 |
| 2.3.6 可拉伸MSCA的制作和集成 |
| 2.3.7 拉伸试验和电化学测量 |
| 2.3.8 材料表征 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 具有“电子/离子双传输通道设计”的MXene/BC@PPy混合膜:同时调整层间和空间电导率 |
| 2.4.2 基于位于岛上的MXene/ BC@ PPy混合膜的MSC储能单元:制造和增强的电化学性能 |
| 2.4.3 可拉伸的MSCA:制造、电化学和机械行为,以及共面集成,以实现兼容的微电源到高度变形的集成可穿戴系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 总结与展望 |
| 3.1 全文总结 |
| 3.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（9）氮掺杂多孔碳基纳米材料的制备、表征和超级电容器储能性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超级电容器的简介 |
| 1.2.1 超级电容器的概念及发展 |
| 1.2.2 超级电容器的分类 |
| 1.2.2.1 双电层电容器 |
| 1.2.2.2 法拉第赝电容器 |
| 1.2.2.3 混合超级电容器 |
| 1.2.3 超级电容器的电极材料 |
| 1.2.3.1 双电层材料 |
| 1.2.3.2 法拉第赝电容材料 |
| 1.3 静电纺丝技术 |
| 1.3.1 静电纺丝技术的原理 |
| 1.3.2 电纺纳米纤维在超级电容器中的应用 |
| 1.4 氮掺杂碳材料 |
| 1.4.1 氮掺杂碳材料的概述 |
| 1.4.2 氮掺杂碳材料在超级电容器中的展望 |
| 1.5 聚苯胺在超级电容器中的研究现状 |
| 1.5.1 聚苯胺的简介 |
| 1.5.2 聚苯胺复合材料用于超级电容器电极材料 |
| 1.6 本论文的选题思路和研究内容 |
| 参考文献 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 主要化学试剂及实验仪器 |
| 2.1.1 主要化学试剂 |
| 2.1.2 主要实验仪器 |
| 2.2 材料表征方法 |
| 2.3 材料电化学测试技术与性能指标计算方法 |
| 3 NPCNFs/PANI复合纳米纤维的制备与电化学性质研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 PAN@PANI复合纳米纤维的制备 |
| 3.2.2 NPCNFs复合纳米纤维的制备 |
| 3.2.3 NPCNFs/PANI复合纳米纤维的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 电极材料的结构测试与表征 |
| 3.3.2 电极材料电化学性能测试 |
| 3.3.2.1 三电极测试 |
| 3.3.2.2 两电极测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 4 NHPC薄膜材料的制备与电化学性质研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 HPC薄膜材料的制备 |
| 4.2.2 NHPC复合材料的制备 |
| 4.2.3 HPC/MnO_2复合材料的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 NHPC复合材料的结构测试与表征 |
| 4.3.2 HPC/MnO_2复合材料的结构测试与表征 |
| 4.3.3 电极材料的电化学性能测试 |
| 4.3.3.1 三电极测试 |
| 4.3.3.2 两电极测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 5 总结 |
| 个人简历 |
| 硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（10）锰基双金属NASICON型正极材料的结构调控及储钠机制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 钠离子电池简介 |
| 1.2.1 钠离子电池的构造与工作原理 |
| 1.2.2 钠离子电池的研究意义 |
| 1.3 钠离子电池正极材料的分类及研究现状 |
| 1.3.1 过渡金属氧化物 |
| 1.3.2 普鲁士蓝类似物 |
| 1.3.3 有机高分子材料 |
| 1.3.4 聚阴离子型材料 |
| 1.4 双金属NASICON型正极材料在钠离子电池中的应用 |
| 1.4.1 双金属NASICON型正极材料的优势 |
| 1.4.2 双金属NASICON型正极材料在钠离子电池中的应用 |
| 1.5 本论文的选题意义及主要研究内容 |
| 1.5.1 选题意义 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第2章 磷酸锰钛钠中空微米球正极材料的结构调控及储钠机制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 磷酸锰钛钠中空微米球的制备与表征 |
| 2.2.1 磷酸锰钛钠中空微米球的制备 |
| 2.2.2 磷酸锰钛钠中空微米球的表征 |
| 2.3 磷酸锰钛钠中空微米球正极材料的电化学性能 |
| 2.3.1 磷酸锰钛钠中空微米球电极材料的制备 |
| 2.3.2 磷酸锰钛钠中空微米球正极材料半电池的组装 |
| 2.3.3 磷酸锰钛钠中空微米球半电池电化学性能 |
| 2.4 磷酸锰钛钠中空微米球的储钠机制探究 |
| 2.4.1 磷酸锰钛钠中空微米球原位XRD电极片制备 |
| 2.4.2 磷酸锰钛钠中空微米球原位XRD测试 |
| 2.4.3 磷酸锰钛钠中空微米球的储钠机制 |
| 2.5 磷酸锰钛钠//软碳全电池的电化学性能 |
| 2.5.1 软碳负极的制备与形貌结构表征 |
| 2.5.2 软碳半电池的组装及电化学性能 |
| 2.5.3 磷酸锰钛钠//软碳全电池的组装及电化学性能 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 双碳修饰磷酸锰钛钠正极材料的结构调控及储钠机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双碳修饰磷酸锰钛钠的制备与表征 |
| 3.2.1 双碳修饰磷酸锰钛钠的制备 |
| 3.2.2 双碳修饰磷酸锰钛钠的表征 |
| 3.3 双碳修饰磷酸锰钛钠的电化学性能 |
| 3.3.1 双碳修饰磷酸锰钛钠电极材料的制备 |
| 3.3.2 双碳修饰磷酸锰钛钠正极材料半电池的组装 |
| 3.3.3 双碳修饰磷酸锰钛钠半电池电化学性能 |
| 3.4 双碳修饰磷酸锰钛钠的储钠机制探究 |
| 3.4.1 双碳修饰磷酸锰钛钠的非原位XPS |
| 3.4.2 双碳修饰磷酸锰钛钠原位XRD电极片制备 |
| 3.4.3 双碳修饰磷酸锰钛钠原位XRD测试 |
| 3.4.4 双碳修饰磷酸锰钛钠的储钠机制 |
| 3.5 双碳修饰磷酸锰钛钠//软碳全电池的电化学性能 |
| 3.5.1 软碳半电池的组装及电化学性能 |
| 3.5.2 双碳修饰磷酸锰钛钠//软碳全电池的组装及电化学性能 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 柔性自支撑磷酸锰钒钠正极材料的结构调控及储钠机制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性自支撑磷酸锰钒钠的制备与表征 |
| 4.2.1 柔性自支撑磷酸锰钒钠的制备 |
| 4.2.2 柔性自支撑磷酸锰钒钠的表征 |
| 4.3 柔性自支撑锑-碳负极材料的制备与表征 |
| 4.3.1 柔性自支撑锑-碳负极材料的制备 |
| 4.3.2 柔性自支撑锑-碳负极材料的表征 |
| 4.4 柔性自支撑磷酸锰钒钠及锑-碳半电池电化学性能 |
| 4.4.1 柔性自支撑磷酸锰钒钠及锑-碳半电池的组装 |
| 4.4.2 柔性自支撑磷酸锰钒钠半电池的电化学性能 |
| 4.4.3 柔性自支撑锑-碳半电池的电化学性能 |
| 4.5 柔性自支撑磷酸锰钒钠的储钠机制 |
| 4.5.1 柔性自支撑磷酸锰钒钠的非原位XPS |
| 4.5.2 柔性自支撑磷酸锰钒钠的非原位EIS |
| 4.6 磷酸锰钒钠//锑-碳自支撑全电池的电化学性能 |
| 4.6.1 磷酸锰钒钠//锑-碳自支撑全电池的组装 |
| 4.6.2 磷酸锰钒钠//锑-碳自支撑全电池的电化学性能 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间已发表和即将发表的论文 |
| 博士期间申请和获得的国家发明专利 |
| 博士学习期间参加的科研项目 |
| 附录 样品中文名称与英文缩写对照表 |
| 致谢 |
四、电子-离子双束纳米工作站（论文参考文献）
- [1]钴基三维自支撑整体式电极的可控构筑及其在电化学能源转换与储存中的应用[D]. 曹博. 内蒙古大学, 2021(11)
- [2]碳纳米杂化材料的熔盐法制备、结构调控及超级电容器性能研究[D]. 刘思良. 东华大学, 2021(01)
- [3]三维碱金属负极的结构设计及其应用研究[D]. 王天石. 北京科技大学, 2021(02)
- [4]用原位透射电镜研究金属氧化物中的电化学离子嵌入过程[D]. 许国光. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]PEO基聚合物电解质的改性及其全固态锂硫电池界面研究[D]. 李文文. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020(03)
- [6]微圆弧金刚石刀具FIB加工工艺与SPH方法切削仿真的研究[D]. 孙宏扬. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]迈科雉（MXene）的表面修饰、掺杂及其电化学性能研究[D]. 程仁飞. 中国科学技术大学, 2020
- [8]MXene基高面电容可拉伸微型超级电容器阵列[D]. 吴玉东. 安徽大学, 2020(07)
- [9]氮掺杂多孔碳基纳米材料的制备、表征和超级电容器储能性质研究[D]. 孙会娟. 郑州大学, 2020(02)
- [10]锰基双金属NASICON型正极材料的结构调控及储钠机制[D]. 朱婷. 武汉理工大学, 2020(01)