N,P双掺杂微孔碳材料及在锂硫电池中的应用开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

锂硫电池作为一种新型储能器件，因其具有理论能量密度高、成本低、环境友好等优点，成为近年来能源领域的研究热点之一，被认为是最具潜力的下一代储能器件之一。

然而，锂硫电池的实际应用仍面临着一些挑战，如硫的导电性差、充放电过程中体积膨胀大、多硫化物穿梭效应等问题，这些问题严重制约了锂硫电池的循环寿命和倍率性能。

为了克服这些问题，研究者们致力于开发各种改性材料来提高锂硫电池的电化学性能。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，针对锂硫电池存在的关键问题，国内外学者进行了大量的研究，取得了一系列重要进展。

1. 国内研究现状

中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、北京大学、中国科学技术大学等高校和科研院所在锂硫电池领域取得了一系列重要成果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将以n,p双掺杂微孔碳材料作为研究对象，系统探究其制备工艺、结构特征、电化学性能以及在锂硫电池中的应用。

1.n,p双掺杂微孔碳材料的制备：-探索不同的氮源和磷源对材料结构的影响，例如尿素、三聚氰胺、磷酸等。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用实验研究与理论分析相结合的方法，具体步骤如下：
1.材料制备：-首先，选择合适的含氮和含磷化合物作为前驱体，并将其与碳源混合均匀。

-然后，通过高温碳化和活化处理，制备出n,p双掺杂微孔碳材料。

-在此过程中，需要严格控制反应温度、时间和气氛等参数，以获得理想的材料结构和性能。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.制备方法创新：-探索新的氮源和磷源，并优化掺杂比例和制备工艺，制备出具有独特微孔结构和高n,p双掺杂量的碳材料。

2.结构调控与性能优化：-通过调控n,p双掺杂的类型、含量和分布，优化材料的孔结构、表面化学性质和电子结构，从而提高其对多硫化物的吸附能力和电化学性能。

3.机理探究与理论指导：-结合实验结果和理论计算，深入研究n,p双掺杂对多硫化物吸附和扩散的影响机制，揭示材料结构与性能之间的构效关系，为高性能锂硫电池正极材料的设计提供理论指导。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 张晓蕾, 谢凯, 杨军, 等. 氮掺杂多孔碳材料的制备及其电化学储能应用[j]. 化学进展, 2021, 33(10): 3219-3236.

2. 王成祥, 王久强. 锂硫电池碳/硫复合正极材料研究进展[j]. 无机材料学报, 2017, 32(1): 1-12.

3. 王伟东, 王振, 张校刚, 等. 锂硫电池用碳材料改性研究进展[j]. 化学通报, 2018, 81(1): 1-10.