叔胺基共轭微孔聚合物正极材料的设计合成及其电化学储能性能研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenyun120
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
能源枯竭和环境恶化是制约人类经济社会发展的两大主要难题,构建清洁、低碳、安全可靠的新能源体系已成为当务之急。二次电池作为一种稳定且高效的清洁能源存储技术近年来备受关注。其中,锂离子电池(LIBs)由于其高能量密度、高库仑效率、自放电率低以及循环寿命长等优势在过去三十年中获得了飞速发展。商业化的锂离子电池主要以锂的金属氧化物或金属磷酸盐为正极材料,以石墨为负极材料,这些无机电极材料目前正面临着诸多挑战:锂的金属氧化物来源于储量有限的矿石资源,成本高昂;电极材料的理论容量较低,难以满足日益增长的储能需求。鉴于上述问题,开发新型的绿色及高性能电极材料对二次电池技术的发展至关重要。近年来,有机材料因其资源丰富、环境友好、理论容量高、结构和性能易于调控等优点逐渐被用作电极材料。在众多有机材料中,共轭微孔聚合物(CMPs)独特的π共轭骨架赋予了其优良的电子传输能力;高比表面积和丰富的孔道结构提高了活性位点的利用率,同时缩短了载流子的迁移距离;高度交联的结构赋予其优良的化学稳定性,有利于电池循环稳定性的提升。因此,CMPs有望成为下一代高性能有机电极材料。本硕士学位论文利用叔胺基中氮原子的p型氧化还原能力,设计合成了一系列具有高电压的叔胺基共轭微孔聚合物正极材料,考察了该类聚合物的化学组成及电子结构对电化学性能的影响。研究内容主要包含以下三个方面:(1)三苯胺基咔唑类共轭微孔聚合物的合成及其电化学储能性能研究设计合成了两种含三苯胺和咔唑基的共轭微孔聚合物正极材料,通过调节咔唑衍生物的分子结构,有效调控了聚合物的电子结构。电化学性能研究表明,高的比表面积、窄的带隙宽度、高的HOMO能级以及均匀分布的HOMO轨道有利于提高聚合物p型氧化还原能力,进而表现出更好的电化学性能。聚合物TPA-DCB的放电电压为3.9 V,在100 mA/g的电流密度下可以表现出106.2 mAh/g的可逆容量,同时其拥有良好的循环稳定性,在500 mA/g的电流密度下循环1000圈后仍能保持98.9%的初始容量。(2)叔胺基共轭微孔聚合物的分子结构对电化学储能性能的影响设计合成了两种化学组成相似、分子结构不同的叔胺基共轭微孔聚合物,对比研究了二者用作正极材料的电化学性能,并考察了不同电子结构对其储能性能的影响。结果表明,得益于较高的HOMO能级、窄的带隙宽度、更好的平面性以及高度交联的分子链结构,聚合物YDDP表现出优异的电化学性能,包括较高的比容量(148 mAh/g,100 mA/g),优良的倍率性能(123 mAh/g,10 A/g)以及较长的循环寿命(10 A/g下可循环3000次)。(3)吩噻嗪基双极性型共轭微孔聚合物的合成及其电化学储能性能研究设计合成了含吩噻嗪的均聚物和具有D-A结构的双极性型吩噻嗪-噻吩酮共聚物,研究了两种聚合物用作正极材料的储能性能。结果表明,D-A型的分子结构设计提高了聚合物的共轭程度,降低了带隙宽度,有利于充放电过程中电子在聚合物骨架上的迁移。因此,相对于仅含吩噻嗪的均聚物,含有吩噻嗪-噻吩酮的共聚物Ph TZ-BDTO在100 mA/g的电流密度下的可逆比容量可达173.9 mAh/g,在2 A/g高电流密度下循环1500圈后仍有104.5 mAh/g的比容量,库伦效率接近100%。这项工作表明D-A型的分子设计是一种提升有机聚合物储能容量的有效策略。
其他文献
陶质文物不仅是我们国家文明智慧的体现,更是古代劳动人民智慧的结晶。它承载着文化、经济、艺术、社会、科技等重要信息,对继承和弘扬中华民族优秀文化和民族精神,增强民族凝聚力,维护民族团结和国家统一均具有极其重要的价值。就陶质文物保护而言,存在表面顽固粘附物清除、彩绘风化、盐蚀酥粉、碎裂等诸多病害。其中,碎裂陶质文物的粘结修复是一个极为普遍的研究课题。陶质粘结剂不仅要求具有良好耐久性,而且符合文物保护最
学位
近年来,检验检测行业成为我国发展前景好、增长速度快的服务行业之一,国内检验检测市场同质化竞争日益激烈,随着客户对检验检测相关服务的要求不断提高,优质的客户服务逐渐成为检验检测机构的主要竞争力。本文以国企检验检测机构为对象,从研究当前国企检验检测机构客户服务现状及主要问题入手,通过对其他检验检测机构进行实地调研、针对性对比分析,对如何提升国企检验检测机构客户服务展开研究,提出对策和建议。
期刊
有机-无机杂化钙钛矿电池因其高的光电转换效率受到人们的广泛关注。但A位有机阳离子(如甲胺、甲脒等)易挥发,导致器件运行稳定性差。因此,自2015年来,基于无机铯阳离子(Cs+)制备的无机钙钛矿电池受到人们的广泛研究。其中,CsPbI2Br和CsPbI3钙钛矿电池因其高的光电转换效率和合适的光学带隙有望用于叠层电池的制备。这两类电池近年来发展极为迅速,效率屡创新高。然而这两类电池仍存在效率和稳定性提
学位
随着经济和科技的快速发展,人们对轻质多功能柔性/可穿戴电子设备需求日益剧增,使得与之相匹配的供能储能器件要求也不断提高。尽管柔性超级电容器供能系统有了巨大进步,但是受限于柔性电极材料、柔性电解质及器件组装技术的限制,导致器件能量密度不仅需要进一步提高,而且柔韧性与电容之间亟需优化平衡。因此,如何设计并制备兼具优异电化学性质和高机械性能柔性超级电容器电极材料及器件组装仍面临着诸多挑战。本论文从柔性电
学位
自钙钛矿太阳电池(PSC)诞生的十几年来,其光电转换效率(PCE)从最初的3.8%飞速提升到当前的25.7%,成为当下最有应用潜力的新型光伏技术之一。广泛采用的有机-无机杂化钙钛矿光吸收层,其有机组分在高温条件下易挥发,威胁到太阳电池的长期运行稳定性。相反,不含挥发性有机成分的全无机铯基金属卤化物钙钛矿表现出良好的热稳定性,有望在兼备优异热稳定性的同时实现高效率,同时还能够作为顶结电池与单晶硅电池
学位
自媒体泛滥引起的法律责任,在民事、行政、刑事方面均有不同形式的表现。究其原因,主要源于法律制度体系建设滞后,相关平台忽视乃至放松审查、部分自媒体参与者自身法治素养缺位。全面依法治国背景下,应当在尊重数字产业发展和技术趋势基础上,探求最优的解决方案。要加快立法修规,把自媒体治理纳入法治轨道;落实网络平台的审查责任,加强行业自律;强化主体意识,提升全体参与者的法治观念。
期刊
药品临床综合评价中的经济性是重要的评价维度,但由于药品临床综合评价的决策目标和应用场景广泛,往往需要对多个药品一同进行评估。常见的增量成本效果比并不适合直接纳入综合评价指标体系。本文从基础理论和方法入手,系统介绍经济学评价中基于确定性分析和概率敏感性分析的多方案比较方法及结果解读方式,分析不同方法的优势与缺点,并针对不同的方法作出指标设计的建议,为药品临床综合评价提供参考。
期刊
介质陶瓷储能电容器由于具有高功率密度、极高的充放电速度和长的工作寿命等优点,特别是在便携式电子设备、电武器系统、高功率微波和混合动力汽车等大功率器件中具有举足轻重的地位和巨大的应用前景。高性能无铅电介质材料是储能电容器的关键核心材料,已经成为材料领域的研究热点。然而,如何能够同时兼具高的储能密度和储能效率,如何具有良好的稳定性和充放电性能仍是储能陶瓷材料性能发展的两大技术瓶颈。因此,本文选用极具储
学位
摄影技术是近现代最重要的发明之一,它记录了很多重要的历史事件,也由此保留下来了很多珍贵的感光影像档案。在数量庞大的感光影像档案中,黑白银盐负片因其便携性好、稳定性好、可复制性强和影像清晰等优点,备受人们青睐,留存颇丰。但黑白银盐负片在长时间的保存过程中,由于保存环境和自身材质的影响,会出现划伤、乳剂层酥粉、银镜现象等各类病害。其中,银镜现象在各个年代、各式片基材料的黑白银盐感光影像档案中均有发现,
学位
2021年国家提出的“碳达峰”、“碳中和”的目标,助推我国能源低碳转型和生态环境保护迈上新台阶。基于此,加强节能减排,发展新型清洁能源迫在眉睫。稀土离子掺杂的下转换发光材料,能有效将高能光子转换为低能光子,因此将其制作成为下转换发光材料,其对紫外光的有效转换可应用于固态光源或新型太阳电池中以提高器件量子转换效率。本论文基于稀土离子光转换特性,分别将稀土离子引入硼酸盐玻璃与钙钛矿太阳电池中,制备了高
学位