熱膨脹行為影響著材料在精密儀器、電子器件、建筑材料等領域的應用。負熱膨脹材料的出現使得控制材料熱膨脹系數成為可能,特別是在零膨脹材料的設計及低膨脹材料合成等方面發(fā)揮著巨大的作用。正交相Fe₂（MoO₄）₃不僅是一種負膨脹材料,而且是一種廉價無毒的潛在的二次電池儲能材料。目前對于該材料負膨脹行為的微觀機理還不清楚,且其嵌Li和嵌Na的電化學過程并不明晰。結合材料合成和實驗表征,本論文對正交相Fe₂（MoO₄）₃材料負膨脹行為以及其嵌Li/Na電化學過程進行了系統(tǒng)的第一性原理研究。1.采用水熱合成法制備出單斜相Fe₂（MoO₄）₃樣品,利用高溫XRD、TG-DSC同步熱分析儀對其進行表征,發(fā)現樣品在510℃附近發(fā)生低溫單斜相和高溫正交相之間的可逆相變。結構精修顯示,單斜相Fe₂（MoO₄）₃晶格常數a,b和c隨著溫度的升高各向同性... 

【文章來源】：浙江理工大學浙江省

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 熱膨脹和熱膨脹系數
        1.1.1 熱膨脹的本質
        1.1.2 熱膨脹系數
    1.2 負膨脹機制和材料的制備方法
        1.2.1 負膨脹機制
        1.2.2 材料的制備方法
    1.3 鋰離子電池和鈉離子電池簡介
        1.3.1 鋰離子電池簡介
            1.3.1.1 鋰離子電池發(fā)展史
            1.3.1.2 鋰離子電池的工作原理
            1.3.1.3 鋰離子電池正極材料的類型與要求
            1.3.1.4 鋰離子電池正極材料的結構
        1.3.2 鈉離子電池概述
    1.4 論文研究背景
    1.5 論文研究內容
    1.6 論文研究目的及意義
第二章 實驗與計算方法概述
    2.1 原料和儀器
        2.1.1 實驗試劑及藥品
        2.1.2 實驗儀器及設備
    2.2 第一性原理計算方法概述
        2.2.1 密度泛函理論(Density Functional Theory)
            2.2.1.1 絕熱近似(Born-Oppenheimer approximation)
            2.2.1.2 單電子近似(Hartree-Fock approximation)
            2.2.1.3 Hohenberg-Kohn定理
            2.2.1.4 Kohn-Sham方程
            2.2.1.5 自洽計算
            2.2.1.6 局域密度近似和廣義梯度近似
        2.2.2 計算軟件包介紹
第三章 Fe_2(MoO_4)_3 的制備與表征
    3.1 材料的合成
    3.2 DSC測試及室溫粉末X射線衍射分析
    3.3 高溫X射線衍射測試和分析
        3.3.1 高溫X射線衍射譜
        3.3.2 高溫XRD的Rietveld精修
    3.4 本章內容小結
第四章 正交相Fe_2(MoO_4)_3 負膨脹行為的第一性原理研究
    4.1 計算細節(jié)
    4.2 模型的構建
    4.3 結果和討論
        4.3.1 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的晶體結構特點
        4.3.2 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的電子結構性質
            4.3.2.1 電子態(tài)密度分析
            4.3.2.2 Fe-O-Mo橋氧單元電荷密度二維分布
        4.3.3 正交相Fe_2(MoO_4)_3 的晶格振動性質
            4.3.3.1 聲子色散關系和聲子態(tài)密度
            4.3.3.2 聲子振動模式的分析
    4.4 本章內容小結
第五章 正交相Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li/Na電化學行為的第一性原理研究
    5.1 模型的構建
    5.2 計算細節(jié)
    5.3 結果和討論
        5.3.1 Fe_2(MoO_4)_3 嵌鋰及嵌鈉的晶胞結構
        5.3.2 Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li及嵌Na形成能
        5.3.3 Fe_2(MoO_4)_3 嵌Li及嵌Na的擴散動力學研究
    5.4 本章內容小結
第六章 總結和展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
碩士期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3482854