本文關鍵詞：金鉑合金的磁電沉積及其在鋰空氣電池中的催化性能

  更多相關文章： 磁電沉積 AuPt合金 鋰空氣電池 催化劑 空氣電極

【摘要】：鋰空氣電池的理論比能量與汽油相當,是極具潛力的二次電池。鋰空氣電池的充放電性能與空氣電極上氧氣的還原與析出反應速率關系密切。Au Pt合金對氧氣的還原與析出反應具有高效的催化活性。通過電沉積方法制備Au Pt合金催化劑具有工藝簡單、負載量可控等優(yōu)點,但是,還存在催化劑顆粒粒徑較大及活性表面積較小等缺點。在電沉積過程中施加磁場的磁電沉積方法能夠影響金屬離子的傳質(zhì)和金屬的電結晶過程。本文在碳紙(CP)或負載了碳粉(C)的碳紙上電沉積Au Pt合金,研究了磁場對于Au Pt納米顆粒的電沉積過程的影響,以及碳載Au Pt催化劑的空氣電極在鋰空氣電池中的催化性能。改變鍍液中的主鹽濃度比,發(fā)現(xiàn)當HAu Cl4為8mmol·L-1,H2Pt Cl6為12mmol·L-1,H2SO4為0.5 mol·L-1,電流密度為20m A·cm-2,電鍍時間為25s時,恒電流沉積獲得了粒徑約為200nm的Au0.5Pt0.5合金,在溶解了雙三氟甲磺酰亞胺基鋰的1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽離子液體電解液(EMITFSI+Li-TFSI)中對O2的催化活性較高。用該工藝條件制備的CP/C/Au Pt空氣電極,所組裝的鋰空氣電池放電平臺約為2V,在0.05m A·cm-2電流密度下,600m A·g-1定容可循環(huán)13次。循環(huán)伏安曲線測試表明,在0.2V(vs.SCE)至更負的電勢范圍內(nèi),Au Pt合金才能開始共沉積。在電沉積過程中施加分別與電場方向平行或垂直的磁場,極化曲線測試表明,隨磁感應強度的增加,平行磁場中,極限擴散電流密度降低,而在垂直磁場中,極限擴散電流密度增加。在-0.25V至更負的范圍內(nèi),磁場對電沉積過程的影響程度變小。恒電流沉積時,隨著磁感應強度由0.5T升至2T,Au Pt合金對于氧氣的催化活性逐漸增強。在2T平行和2T垂直磁場條件下制備了CP/C/Au Pt空氣電極,用其組裝的鋰空氣電池在0.05m A·cm-2電流密度下,放電平臺為2.5V,放電比容量分別達到3500和2800m Ah·g-1。恒電勢沉積解決了恒電流沉積時過電勢不穩(wěn)定的問題。發(fā)現(xiàn)恒電勢沉積時磁場對于Au Pt納米顆粒催化性能的提高較恒電流沉積時更明顯。在-0.1V(vs.SCE)時,在1T平行磁場條件下所獲得的Au Pt合金對O2的催化性能最優(yōu)。用在該條件下制備的CP/C/Au Pt空氣電極組裝的鋰空氣電池在0.05m A·cm-2電流密度下,放電平臺為2.5V,放電比容量達到3800 m Ah·g-1。
【關鍵詞】：磁電沉積 AuPt合金 鋰空氣電池 催化劑 空氣電極
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36;TM911.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及研究的目的意義10-11
• 1.2 鋰空氣電池11-15
• 1.2.1 工作原理11-13
• 1.2.2 空氣電極13-14
• 1.2.3 金屬鋰負極14-15
• 1.3 鋰空氣電池催化劑15-19
• 1.3.1 過渡金屬氧化物催化劑15-17
• 1.3.2 碳系復合材料催化劑17-18
• 1.3.3 貴金屬催化劑18-19
• 1.4 課題的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 實驗材料與方法20-26
• 2.1 實驗藥品及材料20-21
• 2.2 實驗儀器設備21-22
• 2.2.1 實驗儀器21
• 2.2.2 磁場發(fā)生裝置21-22
• 2.3 樣品制備22-24
• 2.3.1 活性漿料制備22
• 2.3.2 CP/C及CP鍍片制備22-23
• 2.3.3 CP/C/AuPt及CP/AuPt空氣電極制備23-24
• 2.3.4 凝膠聚合物電解質(zhì)隔膜制備24
• 2.3.5 鋰空氣電池制備24
• 2.4 分析測試手段24-26
• 2.4.1 對氧氣的催化活性測試24-25
• 2.4.2 形貌表征25
• 2.4.3 物質(zhì)組成分析25
• 2.4.4 結構表征25
• 2.4.5 電池性能測試25-26
• 第3章 恒電流沉積AuPt合金的工藝及性能26-46
• 3.1 鍍液組成的影響26-32
• 3.1.1 鍍液組成對AuPt合金形貌的影響26-27
• 3.1.2 鍍液組成對AuPt合金組成的影響27-28
• 3.1.3 鍍液組成對AuPt合金催化性能的影響28-29
• 3.1.4 鍍液組成對鋰空氣電池性能的影響29-30
• 3.1.5 AuPt合金共沉積循環(huán)伏安行為研究30-32
• 3.2 磁場對AuPt合金及電池性能影響32-45
• 3.2.1 平行磁場對AuPt合金形貌的影響32-33
• 3.2.2 垂直磁場對AuPt合金形貌的影響33-34
• 3.2.3 磁場對AuPt合金組成和結構的影響34-35
• 3.2.4 磁場對AuPt合金催化性能的影響35-36
• 3.2.5 平行磁場對鋰空氣電池性能的影響36-40
• 3.2.6 垂直磁場對鋰空氣電池性能的影響40-43
• 3.2.7 磁場對AuPt合金共沉積行為的影響43-45
• 3.3 本章小結45-46
• 第4章 恒電勢沉積AuPt合金的工藝和性能46-67
• 4.1 沉積電勢的影響46-48
• 4.1.1 沉積電勢對AuPt顆粒形貌及組成的影響46-47
• 4.1.2 沉積電勢對AuPt合金催化性能的影響47-48
• 4.2 恒電勢條件下平行磁場的影響48-57
• 4.2.1 平行磁場對AuPt顆粒形貌及組成的影響48-51
• 4.2.2 平行磁場對AuP合金催化性能的影響51-52
• 4.2.3 -0.3V沉積電勢下平行磁場對鋰空氣電池性能的影響52-55
• 4.2.4 -0.1V沉積電勢下平行磁場對鋰空氣電池性能的影響55-57
• 4.3 恒電勢條件下垂直磁場的影響57-66
• 4.3.1 垂直磁場對AuPt顆粒形貌及組成的影響57-60
• 4.3.2 垂直磁場對AuPt合金催化性能的影響60-61
• 4.3.3 -0.3V沉積電勢下垂直磁場對電池性能的影響61-63
• 4.3.4 -0.1V沉積電勢下垂直磁場對電池性能的影響63-66
• 4.4 本章小結66-67
• 結論67-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果73-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張明;徐強;桑林;丁飛;劉興江;焦麗芳;;新型可充鋰-空氣電池的納米刺狀α-MnO_2/Pd空心微球催化劑(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年01期

，

本文編號：977225