【摘 要】
：
由于锂储量的不足,锂离子电池的发展被限制,而铝离子电池（AIBs）因其高质量容量和体积容量成为最有希望的替代品,以室温离子液体Al Cl3/[EMIm]Cl为电解液的铝离子电池的文章被不断被发表。其中,电池正极材料大致可以分为:碳基材料、过渡金属氧化物、硫化物以及硒化物等。其中碳基正极材料循环性能好、放电平台高,但是缺点是其容量比较低。而金属氧化物、硫化物放电容量比碳基材料高,但其放电平台低,循环
论文部分内容阅读
由于锂储量的不足,锂离子电池的发展被限制,而铝离子电池（AIBs）因其高质量容量和体积容量成为最有希望的替代品,以室温离子液体Al Cl3/[EMIm]Cl为电解液的铝离子电池的文章被不断被发表。其中,电池正极材料大致可以分为:碳基材料、过渡金属氧化物、硫化物以及硒化物等。其中碳基正极材料循环性能好、放电平台高,但是缺点是其容量比较低。而金属氧化物、硫化物放电容量比碳基材料高,但其放电平台低,循环性能也不稳定。近年来,过渡金属硒化物因其具有高放电容量和高放电平台的特点,逐渐受到众多研究者的重视。深入研究硒化物材料对于AIBs的发展是非常重要的。本论文主要研究内容如下:（1）本研究制备了三种类型的材料作为AIBs的正极(Cu O、Cu1.8S和Cu1.8Se),分别对它们进行物理性能和电化学性能表征。其中,虽然Cu1.8Se的初始放电容量相对较高,但在循环和倍率性能方面容量衰减较快。为解决这个问题,采用CMK-3修饰隔膜使Cu1.8Se在充放电过程中更加稳定,从而改善循环和倍率性能。通过X射线光电子能谱仪（XPS）可以证实,在充电/放电过程中,Cu和Se元素都发生了可逆的氧化还原反应。密度函数理论被用来研究CumX（X=O,S,Se）的储能机制。结果表明,Cu1.8S和Cu1.8Se主要依靠Al Cl4-进行储能,Cu O在充电/放电过程中主要发生的是Al3+的嵌入/脱出。优化的Cu1.8Se/CMK-3@GF/C/Al显示了出色的倍率性能(在0.5 A g-1时容量为977.83 m Ah g-1)和良好的循环稳定性(在1.0 A g-1时循环500次后容量保留478.77 m Ah g-1)。与以前报道的AIBs阴极材料相比,这种类型的电池在倍率和循环稳定性方面显示出极大的优越性。（2）本研究通过简易溶剂法和煅烧制备不同物相的硒化物Cu Se（1:1 300°C）,Cu Se2（1:2 300°C）,Cu Se-Cu1.8Se（1:1 400°C）,Cu Se2-Cu1.8Se（1:2 400°C）,Cu1.8Se（1:1 500°C）和Cu1.8Se（1:2 500°C）。通过电化学分析,Cu Se-Cu1.8Se异质结构显示出优异的电化学性能。在1 A g-1时,充电和放电比容量分别为1440.4 m Ah g-1和607.3 m Ah g-1。200次循环后,放电比容量仍为185.8 m Ah g-1。此外,用该材料制备的软包电池在弯曲和剪切后仍能正常工作,显示出优越的灵活性和安全性。更重要的是,通过X射线衍射仪（XRD）和XPS研究了Cu Se-Cu1.8Se异质结构中Cu+/Cu2+和Se2-/Se2+/Se4+可逆转换的储能机制。相信它可以为未来铝电池的发展提供一个新的方向。（3）本研究通过先制备前驱体MXene@Cu2O,然后与Se粉末一起煅烧,得到MXene@Cu2Se-Cu1.8Se,用于AIBs阴极材料。测试结果表明,与Cu2Se-Cu1.8Se材料相比,该复合材料的循环性能明显得到提高(在2.0 A g-1电流密度下,1500次循环后,容量保持为79.8 m Ah g-1)。为了尽量减少活性材料扩散到电解液中的影响,最后,使用CMK-3修饰隔膜制备了软包电池。在这个新颖的模型中,MXene和CMK-3不仅可以促进电子转移,而且由于抑制活性物质的溶解,还有助于提高结构稳定性。总的来说,MXene@Cu2Se-Cu1.8Se/GF/C@CMK-3表现出杰出的Al Cl4-存储特性,包括超高的倍率性能(在高达3.0 A g-1的电流密度下,容量为234.0 m Ah g-1)和超稳定的长期循环(在2.0 A g-1的电流密度下,1500次循环后,容量保持225.1 m Ah g-1)。采用这种设计电极的铝电池进一步突出了它在未来实际应用中的潜力。
其他文献
目前,电除尘器在烟尘净化领域依然扮演着重要角色,但是面对更加严格的超低排放标准,在电力、钢铁、建材等颗粒污染严重的的行业,亟需研究电除尘器提高对微细颗粒物捕集效率的方法。本文运用COMSOL软件对电除尘器的电流体场和细颗粒物脱除效率进行模拟研究,研究结果可为电除尘器的优化和设计提供支撑。首先,建立了静电除尘器所涉及的静电场、流场、颗粒荷电和运动模型,并利用文献中的经典实验数据进行模拟,其模拟结果与
人们对化石燃料日益增长的需求加速了能源的耗竭,也将不可避免地产生严重的环境污染问题。为了让我们的社会有一个环境友好可持续发展的未来,发展可再生资源（如光能、风能和潮汐）是解决环境和能源危机的有效方案之一。然而,相比于电力的稳定,可再生能源在时间、空间上存在间歇性。因此,开发一种具有成本效益的可再生能源存储电池势在必行。锂离子电池（LIBs）作为一种商业化的储能系统已经被成功地开发出来,经过迅速地渗
电催化作为异相催化反应的一个主要分支,已成为能量储存与转换设备的核心反应。其中,电催化氧还原（ORR）和氧析出（OER）反应已经成为新一代便携式能量存储器件锌空气电池（ZABs）的研究重点。同时OER反应也是电催化水分解一极,提高OER催化活性可以大大提升整体水分解效率。而且电催化分解水产生的析氢反应（HER）,被认为可以替代不可再生的煤,石油等化石燃料。然而,ORR、OER、HER反应在热力学上
双波长单纵模（SLM）光纤激光拍频是微波信号产生的重要方法之一。布里渊双波长SLM光纤激光器具有结构简单、低噪声、窄线宽等优点,是光生微波信号的优质光源。本论文对基于高非线性光纤（HNLF）受激布里渊散射（SBS）的双波长光纤激光器展开研究,并探索其用于可调微波信号生成的性能和潜力,主要创新点和研究内容如下:1.理论研究了光纤中SBS的物理机制,包括布里渊增益谱、布里渊激光线宽特性以及受温度与应变
柔性铜铟镓硒（CIGS）太阳电池因其柔性、轻质、稳定、高效的特点而受到广泛关注,并被应用在航空航天、光伏建筑一体化（BIPV）等领域,其中不锈钢（SS）因其低成本、耐高温、可用于卷对卷生产技术等特点被作为柔性CIGS太阳电池的主流衬底。但是SS衬底CIGS太阳电池面临的巨大问题之一则是衬底中Fe等有害杂质元素向CIGS吸收层中扩散会影响太阳电池的性能,本论文主要针对这一问题,在SS衬底上制备Mo
丁酰胆碱酯酶（BCh E）是一种非特异性胆碱酯酶,能够水解多种胆碱酯类。BCh E主要在肝脏中合成,随后立即释放到血浆中,因此临床上常把其作为肝功能及多种疾病诊断的标志物,此外血清中BCh E活性还是诊断和预测有机磷中毒的重要指标之一。现存的BCh E活性检测方法多种多样,但其或多或少都存在一定的缺点,如材料合成复杂、易被生物分子干扰、信号不稳定、依赖大型仪器等,这均促使研究人员开发新的检测方法。
中间带太阳电池作为第三代太阳电池的一种自被提出以来因其有潜力突破肖克利-奎伊瑟极限而备受关注,其中使用高密度的量子点和宽带隙主材构成纳米复合薄膜是实现中间带的一种热门方式。近年来,半导体胶体量子点与金属卤化物钙钛矿这两种热点材料的结合展现出良好的光电性能,吸引了广大研究者的兴趣,为使用湿化学法制备量子点中间带太阳电池提供了途径。甲胺铅溴（MAPb Br3）的光学带隙为2.3 e V,非常接近中间带
新型的第三代太阳能电池-染料敏化太阳能电池（DSSCs）具有无可比拟的优势,对环境友好,成本低,理论效率高。DSSCs是以贵金属铂（Pt）为传统对电极材料,对DSSCs商业化生产不利,故需探索更易获得、效率更高、更加稳定、更加绿色的对电极材料。过渡金属硫化物（TMSs）因其制备方法简单,原材料更易获得,可控的带隙导致具有优异的催化活性,被广泛用于超级电容器、医疗等领域,但是过渡金属硫化物导电性能不
超快光谱技术可以深入地描述材料载流子的复合、转移瞬态行为。这些信息有助于人们理解材料的光物理特性,表征光电材料或器件的性能。硒化锑（Sb2Se3）是一种低成本、环境友好的半导体材料,Sb2Se3具有较高的吸光度,对可见光波段的吸收系数在10-5以上。其带隙常温下在1.1-1.3e V之间,与硅的带隙非常接近。同时还具有高的载流子迁移率（电子15 cm~2/V·s,空穴42 cm~2/V·s）,非常
随着工业化和城市化的进程日益加快,大量化石能源的燃烧,能源短缺和环境污染成为当今社会面临的两大最主要的问题,而光驱动催化对于解决能源和环境问题至关重要。在众多的光驱动催化中,光热催化随着技术的迅速发展,已经在许多领域显示出了工业应用的潜力。但是以室外太阳光为能源的光热催化存在温度不稳定和运行不连续的本征缺陷,这会导致光热催化剂的烧结和氧化,从而破坏其催化活性。因此,研究提升光热催化剂的抗烧结和抗氧