含氮有机微孔聚合物的合成及在新型二次电池中的应用

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:txhalyy
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
锂离子电池(LIB)由于具有高比容量、长循环寿命和安全无污染等优点已经被用作重要的储能装置。当前锂离子电池主要使用无机电极材料,其具有的比容量有限、资源匮乏以及对环境不友好等缺点不利于锂离子电池的可持续性发展。而有机化合物则具有原料易得,环境友好等优点,特别是其结构多样性使其具有多种氧化还原活性中心。含氮有机微孔聚合物由于具有高效的氮活性中心,丰富的微孔结构以及低的溶解度,已经成为一种极具前景的有机电极材料。因此,本文合成了一系列的含氮有机微孔聚合物,并测试其电化学性能。具体研究的结果如下:(1)设计合成了一种稠合芳族吡嗪基聚合物(HAHK-MOP),该聚合物中具有丰富的活性位点N以及共轭结构,将其应用为LIBs电极材料,表现出良好的电化学性能。作为正极材料时,HAHK-MOP在50 m A g-1下具有148.8/93.1 m Ah g-1的首圈充放电比容量。即使在1000 m A g-1时,进行1000圈充放电后仍具有84.3 m Ah g-1的可逆放电比容量。作为负极材料时,HAHK-MOP在50 m A g-1具有570.2/1361.1 m Ah g-1的初始充放电比容量,并且表现出较好的倍率性能。(2)设计合成了一种氮杂融合的吡嗪基聚合物(PHATN),进一步扩展了共轭结构,增加了活性位点N,将其应用为LIBs电极材料,表现出增强的电化学性能。PHATN作为正极材料时,在50 m A g-1时具有130.2 m Ah g-1的初始放电比容量,在1000 m A g-1时,循环500圈后保持52.9 m Ah g-1的放电比容量。PHATN作为负极材料时,在50 m A g-1时经过98圈循环后,具有1558.9 m Ah g-1的可逆放电比容量。同时使用PHATN作为正负极材料而组装成的全有机LIBs电池的循环稳定性同样较优异(在500 m A g-1时,该全有机LIBs循环1300圈后仍保留有51.9 m Ah g-1的放电比容量)。(3)设计合成了两种金属有机聚合物(Cu-HAHATN和Ni-HAHATN),在结构中具有活性位点N的基础上进一步引入金属活性中心,而且提高了材料的导电性。将这两种金属有机聚合物作为LIBs负极材料时,Ni-HAHATN的电化学性能优于Cu-HAHATN:在50 m A g-1时,循环70圈后,Cu-HAHATN的可逆放电比容量为971.4m Ah g-1,而Ni-HAHATN具有1229.4 m Ah g-1的高放电比容量;当在1000 m A g-1进行长循环时,Cu-HAHATN和Ni-HAHATN分别呈现出668 m Ah g-1和1101.4 m Ah g-1的初始放电比容量,并且在循环600圈后Cu-HAHATN和Ni-HAHATN的比容量均没有明显衰减,表明两者的循环稳定性较为优异。
其他文献
人才是高校发展的第一资源,高校人才作为人才群体中的重要组成部分,肩负着教书育人、科学研究的特殊使命。高校间合理有序的人才流动对高校人才资源优化配置发挥着积极的推动作用。近年来,随着高校“双一流”建设战略的深入推进,高校人才争夺战愈发激烈,高校间对于现有人才的非理性竞争与无序流动,暴露出诸多现实问题,受到广泛的关注。为此,对目前高校人才流动问题进行分析,旨在探索科学竞争、合理有效的高校人才流动管理路
学位
多年来,蚊媒传染病一直严重危害人类的健康,该类疾病的特点是种类繁多且传染性强,因此难以用常规的医学手段控制,现在最有效的控制方法是减少蚊虫数量.在野外环境中选择捕杀或使用化学杀虫剂等方法都难以对蚊子种群产生长远的影响,目前最可靠的灭蚊方法是大量释放不育蚊子.基于灭蚊技术建立和解析野生与不育蚊子相互作用动力学模型可以帮助生物学家解释蚊虫防治的很多棘手问题,也是解决蚊媒传染病的重要研究方向.本文分别以
学位
水平定向钻法管道穿越工程技术不受管道埋深、地面限制、地下水等影响,施工速度快、成本低,其主要施工工艺为导向钻孔、扩孔钻进、管道回拖,应用该技术可解决传统开挖沟槽敷设地下管道所遇到的诸如社会、交通、环境保护等相关问题。通过工程实例,从设计到施工工艺流程,介绍了水平定向钻法管道穿越工程技术在城市复杂综合管线背景下的成功应用,可以大幅降低设计、施工、建设管理等环节的沟通协调难度,对道路交通及环境影响甚微
期刊
钴基储氢合金循环稳定性好,放电容量高,已得到了人们的广泛研究。但钴价格昂贵且对环境污染大,因此要降低钴的使用量。在本论文工作中,采用机械合金化法制备钴铜硅(Co0.9Cu0.1Si)原料,以钴铜硅合金为研究对象,通过掺杂氮硫共掺杂石墨烯(NSG)、钴氮共掺杂石墨烯(Co-N@r GO)、负载碳化钼的碳纳米管(Mo2C@MWCNTs)、镍掺杂二氧化铈(Ni-Ce O2)形成以钴基合金为主的复相材料,
学位
我国小型水库大多建于20世纪六七十年代,绝大多数采用土石坝与坝下埋管结构,受当时技术、经济条件所限,坝基开挖与涵管以上覆土压实质量参差不齐。而今,这批水库运行多年,坝下埋管老化、渗漏成了主要问题,多数渗漏量不大。当前处理方法多为坝下埋管封堵、重新开凿输水设施等。笔者着重探讨了水平定向钻输水管工艺的优缺点,以及该工艺在余庄水库输水设施工程中的应用。
期刊
教师是教育教学活动的具体承担者,也是提高教学质量的关键因素,教师教育专业认证的发展是提高教师质量的重要保障。美国教师教育专业认证改革的经验丰富,形成了较为成熟的专业认证体系,深入研究其教师教育专业认证标准,能够为我国教师教育专业认证改革和教师专业发展提供有益的启示和借鉴。论文基于对美国教师教育认证机构发展历程的简要回顾,分析多元文化主义理论、人本主义理论、形成性评价理论等对美国教师培养质量提升委员
学位
2018年9月,习近平总书记在全国教育大会上强调,要改善教师待遇,关心教师健康,维护教师权益,增进教师福祉,减轻教师工作负担。2019年2月,中共中央国务院印发《中国教育现代化2035》,亦提出要提高教师社会地位,完善教师待遇保障制度,加大教师表彰力度。由此可见,以习近平同志为核心的党中央高度重视在全社会营造尊师重教的良好风尚,尤其对如何提高教师的获得感和满意度以及增强教师职业的吸引力提出了具体的
学位
教育为本,师范先行,教师教育是教育工作的一项基本建设,也是关系到国家发展的根本大计。教师教育为基础教育提供师资保障,师范生招生制度为师范生生源质量保驾护航。追根溯源,师范生招生制度具有重要的研究价值。一方面,通过对我国师范生招生制度发展历程的回顾和考察,从学术上揭示我国师范生招生制度变迁的成绩与教训,有利于丰富和完善我国师范生招生制度改革的理论基础;另一方面,可继承并融合原有师范生招生制度的合理部
学位
日本在近20年出现了多位诺贝尔奖得主密集涌现的独特现象,这种犹如“井喷”的密集获奖现象背后可能与高等教育存在着密切的关联。为了寻找日本诺贝尔奖井喷与高等教育的联结,从日本科学精神的起源入手,顺承日本科学精神衍变的宏观脉络,通过个案挖掘的方式将日本诺贝尔奖获得者与日本高等教育诱发诺贝尔奖井喷的相关行动相联结,试图以此发现日本诺贝尔奖井喷现象与高等教育的内在关联。纵观日本在模仿、移植、嫁接国外经验的过
学位
生活中任何自身热量高于“绝对零度”(-273℃)的物体都会时时刻刻产生热辐射,当处于室温状态时,这种热辐射通常会处于红外波段。其中,近红外~1.5μm波段拥有对人眼安全、大气层吸收弱、烟雾渗透能力强等显著优点,在激光通信、近红外探测、新能源开发等领域有着广泛的应用前景。因此,对于~1.5μm波段响应的上转换发光材料的研究具有非常重大的意义。目前,报道最深入的氟化物上转换发光材料因其具有低声子能量、
学位