MgCo2O4纳米阵列氧气电极的制备及性能研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

近年来，随着能源需求的日益增长和环境污染问题的加剧，开发高效、清洁的新能源转换和存储技术迫在眉睫。

其中，燃料电池和金属空气电池作为两种极具潜力的新能源技术，受到研究者越来越多的关注。

氧还原反应(orr)是燃料电池和金属空气电池中的关键反应之一，其缓慢的动力学过程严重制约着电池的性能。

2. 本选题国内外研究状况综述

氧还原反应(orr)是众多能源转换和存储装置的核心反应，如燃料电池和金属-空气电池。

然而，orr缓慢的动力学过程需要高效的电催化剂来促进反应速率。

目前，商用pt/c催化剂表现出最佳的orr活性，但其成本高、稳定性差和易中毒性阻碍了其大规模应用。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

1.采用水热法合成mgco2o4纳米阵列，并通过控制反应时间、温度、ph值等条件调控纳米阵列的形貌和尺寸。

2.利用x射线衍射(xrd)、扫描电子显微镜(sem)、透射电子显微镜(tem)等手段对制备的mgco2o4纳米阵列的结构和形貌进行表征。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用水热法制备mgco2o4纳米阵列氧气电极，具体步骤如下：
1.前驱体溶液的制备:将一定摩尔比的硝酸镁和硝酸钴溶解在去离子水中，并加入适量的尿素和聚乙二醇作为形貌控制剂，搅拌均匀形成前驱体溶液。

2.水热反应:将前驱体溶液转移至反应釜中，密封后置于烘箱中进行水热反应。

通过调节反应温度、时间、ph值等参数控制mgco2o4纳米阵列的形貌和尺寸。

5. 研究的创新点

1.采用简单、可控的水热法制备mgco2o4纳米阵列氧气电极，探索不同制备条件对材料形貌、结构和电化学性能的影响规律，为制备高性能氧气电极提供新的思路。

2.系统研究mgco2o4纳米阵列氧气电极的氧还原催化性能，并探讨其催化机理，为开发低成本、高性能的氧还原催化剂提供理论依据。

3.探索mgco2o4纳米阵列氧气电极在燃料电池和金属空气电池等领域的应用潜力，为新能源技术的发展提供新的材料选择。

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] 王成扬, 陈星宏, 郭海波, 等. 自支撑nico2o4纳米线阵列的制备及其超级电容性能[j]. 功能材料, 2016, 47(11): 11141-11147.

[2] 王晓光, 刘畅, 马天翼, 等. 静电纺丝法制备nico2o4纳米纤维及其电化学性能[j]. 无机材料学报, 2015, 30(7): 673-678.

[3] 刘洋, 张亚婷, 郭海波, 等. 水热法制备co3o4纳米材料及其超级电容性能[j]. 功能材料, 2016, 47(1): 1047-1052.