【摘 要】
：
地壳中钾资源储量丰富且成本低廉,因此,钾离子电池作为可替代锂离子电池的新型电池体系受到研究者的广泛关注。但是,钾离子尺寸较大会引起负极材料严重的体积膨胀,导致钾离子电池面临倍率性能和循环性能差的问题。因此,探索适用于钾离子电池的负极材料仍然是一项备受关注的挑战。本文以开发性能优异的电池负极材料为出发点,针对炭基负极材料的相关问题,设计并开发出具有较大层间距的非石墨化炭材料,通过对结构的调控来提高其
论文部分内容阅读
地壳中钾资源储量丰富且成本低廉,因此,钾离子电池作为可替代锂离子电池的新型电池体系受到研究者的广泛关注。但是,钾离子尺寸较大会引起负极材料严重的体积膨胀,导致钾离子电池面临倍率性能和循环性能差的问题。因此,探索适用于钾离子电池的负极材料仍然是一项备受关注的挑战。本文以开发性能优异的电池负极材料为出发点,针对炭基负极材料的相关问题,设计并开发出具有较大层间距的非石墨化炭材料,通过对结构的调控来提高其储钾性能。首先,以低成本高软化点石油沥青为前驱体,由于前驱体的特殊性质,制备了层间距较大的软炭材料并应用于钾离子电池负极中。探究了炭化温度对软炭材料结构特性的影响,并通过考察其结构特征和储钾性能之间的关系,探讨储钾机理。结果表明,软炭储钾方式主要是缺陷位的吸附和石墨微晶中的插层。该软炭材料有着较大的层间距、适当的缺陷结构和有序的碳簇,有利于钾离子在炭材料中的固相扩散,从而表现出优异的储钾性能,在25 m A g-1电流密度下储钾容量可高达343.2 m Ah g-1,首次库伦效率可高达72.79%,并展现出良好的倍率性能和循环稳定性。其次,为了进一步提高沥青基软炭材料在大电流下的循环性能,采用加入硬炭的方法,硬炭前驱体的加入既抑制了沥青的石墨化,又使其层间距变大,有利于钾离子的嵌入和脱出。考察了软硬炭比例和炭化温度对材料微观结构和储钾性能的影响。所得软硬炭复合材料有较大的碳层间距和适当的有序度,因而展现出优异的储钾性能,可逆比容量可高达376.8 m Ah g-1,首次库伦效率高达71.04%,并表现出优异的倍率性能和循环稳定性。通过不同充放电电压下的X射线衍射分析和拉曼光谱分析考察了其储钾过程,并通过不同扫速循环伏安测试进行动力学分析。此外,基于该软硬炭复合材料组装的全电池也表现出良好的储钾性能,在100 m A g-1电流密度下的首次可逆比容量为200.3 m Ah g-1,在循环100圈之后,仍保持146.1 m Ah g-1的可逆比容量,其循环稳定性较好。
其他文献
湍流条件下的物质扩散现象在化工过程中十分常见,因此深入研究湍流传质扩散的规律,对精馏、吸收、反应等单元操作具有重要意义。本文采用粒子成像测速（PIV）和激光诱导荧光（LIF）技术同时测量了水平通道中湍流传质扩散过程的速度和荧光剂浓度瞬时分布。此外,还测量了不同切面位置的瞬时浓度分布。通过对实验测量结果的分析,得到了湍流传质扩散过程平均浓度分布的三维结构,并分析了不同切面位置平均浓度分布的变化规律,
介绍了全氟醚橡胶的结构、性能和制备及其在航空航天、石油化工和半导体等领域的应用情况。
随着市场对异丁烯需求量的持续增长,高效节能的异丁烷直接脱氢制异丁烯生产工艺受到重视。然而,该工艺在工业上常用的Pt基催化剂因存在成本高、易烧结和积碳失活等诸多问题而面临挑战。本文从控制Al2O3载体形貌入手,通过浸渍法制备了Pt-In双金属催化剂。并且,深入探讨了该系列载体对非贵金属Mo基催化剂异丁烷直接脱氢性能的影响。首先,为了解决Pt基催化剂存在的活性组分易烧结、催化剂碳沉积严重、产物选择性低
在非均相催化反应过程中,小分子的化学吸附行为能够改变固体表面的电子状态,这对后续催化反应有显著的影响。H2和O2是典型的气态小分子,可作为还原反应和氧化反应的探针分子。本文采用计算方法研究了小分子H2和O2对催化剂表面d带中心和自旋态的影响,为高效催化剂设计提供理论指导。首先,利用DFT筛选了高效的加氢过渡金属催化剂,并研究了表面H覆盖度对Pt表面d带中心的影响规律。具体来说,先通过比较硝基苯和苯
工业废水中含有大量的有毒污染物,其不仅对生态环境造成了巨大危害,还严重威胁着人类的身体健康。在各种水污染处理工艺中,高级催化氧化技术（AOPs）由于其高效的矿化能力而被广泛研究和应用。基于过硫酸盐的类芬顿反应是重要的AOPs类型之一,由于其反应活性高,氧化能力强等独特优势最近几年引起了科研工作者的广泛研究。本论文旨在合成过硫酸盐类芬顿反应的非均相催化剂并应用于废水中的有机物降解。论文的主要研究内容
为进一步了解流化床换热防垢节能技术的强化传热和防、除垢机理,本文设计并构建了一套汽–液–固三相水平循环流化床蒸发装置,利用加速度传感器,系统地考察了多相流的碰撞行为和传热性能。首先,对多相流的碰撞加速度信号进行了时域和频域分析,确定了水平床中多相流各相的特征频率范围及能量分布。然后,系统地考察了水平床的轴向位置和颗粒加入量、循环流量、热通量及颗粒粒径等操作参数对颗粒碰撞行为和传热性能的影响。最后,
硝化反应是化学工业生产中的一类重要反应,硝化过程放热量大、放热迅速,为及时移出反应热,避免生成副产物和发生二次分解反应,反应器的安全设计十分关键。本文以拉什顿（RT）搅拌桨为例,在不同体系中研究了不同因素对其流型与搅拌性质的影响,分析了甲苯一段硝化过程的反应特征,在此基础上利用计算流体力学（CFD）方法对甲苯一段硝化反应釜内的流场、温度场分布进行了数值模拟研究,旨在为搅拌釜的设计优化提供参考。使用
介绍了全氟醚橡胶（FFKM）的化学结构和性能特点，以及国内外的生产概况。叙述了半导体行业中使用的全氟醚橡胶密封件的特性、技术要求，开发因素以及配方要求。分析了现有的市场产品以及全氟醚橡胶密封件的全面国产化的前景，总结了目前全面国产化存在的问题以及需要突破的技术难点。认为有国家支持，上下游产业的联合攻关，从密封件的原料配方制作、生产加工成形，多领域、多工况、多场景条件下的应用，到FFKM的自主生产，
酸性电解水制氢是一种可持续、环保、低成本的能源转换和储存技术,开发高活性、高稳定性和低成本的析氧电极材料是当前的研究热点。本论文以提高析氧电极材料性能为目标,开展氧化锰相态、钴掺杂等对铱锰催化剂结构和析氧性能（OER）的影响研究。采用还原-氧化法合成了四种不同相态MnO2（α,β,γ和δ）负载5mol%Ir O2催化剂,研究了相态对Ir O2/MnO2的OER活性的影响。α-MnO2能够与Ir O
晶体形态常常作为结晶过程控制的对象和指标,决定着产品的功能和特性。球晶是具有类球形晶体形态的晶体,已被证实是改善药物压片性能的有效手段。本文针对现有球形结晶技术的局限性,以阿司匹林为模型物质,在热力学研究和晶习研究的基础上,提出了纯溶剂中的球形聚结设计策略,并对纯溶剂中的球形聚结进行了系统性的研究。首先用静态法测量了阿司匹林在乙醇+甲基环己烷、正丙醇+甲基环己、丙酮+甲基环己烷、乙酸乙酯+甲基环己