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锌-空气电池用氧还原催化剂的制备与性能研究开题报告
一、研究背景和意义
锌-空气电池是一种无污染、高能量密度、廉价的电池，具有广泛的应用前景。锌是一种常见且廉价的金属，能够提供高比容量和高比能量的储存能量。空气作为锌-空气电池中的氧化剂，能够提供充足的电子和氧气，从而实现高效的电化学反应。因此，锌-空气电池成为了一种备受关注的电池技术。
锌-空气电池的性能主要受到氧还原反应（ORR）的影响。在锌-空气电池的正极上，氧气经过ORR还原为水，同时产生电子；在锌-空气电池的负极上，锌和氢离子反应产生氢气和锌离子。在这个过程中，氧还原催化剂扮演着至关重要的角色，它能够降低ORR的活化能，提高反应速率，从而提高锌-空气电池的性能。目前，常用的氧还原催化剂主要有铂族金属、碳材料和过渡金属氧化物等，但这些材料还存在着成本高、稀缺和催化效率低等问题。
因此，本研究将通过制备新型氧还原催化剂，探究其在锌-空气电池中的性能表现，为锌-空气电池的研究提供一定的参考和指导。
二、研究内容和方法
本研究将重点研究氧还原催化剂的制备和性能评价，具体研究内容和方法如下：
1.催化剂的制备：将具有催化性能的过渡金属或其氧化物、碳材料等原料混合并烧结，制备出新型氧还原催化剂。具体制备过程采用固相法、溶胶凝胶法、溶剂热法等方法，通过SEM、TEM、XRD、Raman等手段对催化剂的形貌、晶体结构和化学组成进行表征。
2.催化剂的性能评价：将制备好的氧还原催化剂导入到锌-空气电池中，通过循环伏安法、电化学交流阻抗法等手段对催化剂的电化学性能进行评价。同时，对锌-空气电池的主要性能参数进行测试，包括电压、电流密度、耐久性等。
三、研究预期结果
本研究将制备出新型氧还原催化剂，并对其在锌-空气电池中的性能进行评价。预期结果如下：
1.制备出具有优秀催化性能的新型氧还原催化剂，其成本低、性能稳定。
2.研究出新型氧还原催化剂对锌-空气电池性能的影响，从而为优化锌-空气电池性能提供基础数据。
3.研究结果可为锌-空气电池应用提供一定的参考和指导，从而推动锌-空气电池技术的发展与应用。
四、研究进度安排
本研究计划于2021年8月开始，共计时长12个月。下面是研究进度安排：
1.第1-2个月：文献综述，制定研究计划和研究方案。
2.第3-5个月：氧还原催化剂的制备及表征。
3.第6-8个月：锌-空气电池的构建和性能测试。
4.第9-11个月：对电池的性能测试结果进行分析和数据处理。
5.第12个月：撰写研究报告和论文，并进行答辩和评审。
五、参考文献
1.Lee,D.U.,Min,J.K.,&Lee,J.H.(2020).RecentProgressontheDevelopmentofZinc-AirBatteriesforElectricVehicles.Small,16(28),2001303.
2.Chen,J.,Guo,C.,Cheng,F.,&Chen,J.(2021).RecentProgressonTransitionMetal-BasedOxygenReductionElectrocatalystsforZinc-AirBatteries.Small,17(12),2006842.
3.Xu,J.,Zhao,T.S.,Ma,X.,&Ren,J.(2014).Recentadvancesinzinc-airbatteries.ChemicalSocietyReviews,43(22),7815-7832.
4.Girishkumar,G.,McCloskey,B.,Luntz,A.C.,etal.(2010).Lithium−airbattery:promiseandchallenges.JournalofPhysicalChemistryLetters,1(14),2193-2203.
5.Chen,K.,Zhao,M.,Wei,Y.,etal.(2020).High-performancebifunctionalbifacialelectrocatalystforscalable,reversibleandstablezinc-airbatteries.EnergyStorageMaterials,28,421-427.