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多孔蜂窝状氮化碳、硫化钴的制备及其在锂硫电池中的应用的开题报告
一、选题背景
锂硫电池(Li-S电池)是一种新型的高能量密度锂离子电池，其理论比能量可达到2600Wh/kg，远高于目前商业化的锂离子电池约200Wh/kg的比能量。因此，Li-S电池在电动汽车、家用储能系统等领域具有广泛的应用前景。然而，Li-S电池在实际应用中还存在着一些问题，如低电导率、极化现象和电化学循环稳定性等。其中，硫化物的溶解和扩散是制约锂硫电池循环寿命和能量密度的主要因素之一。
为了解决锂硫电池的问题，近年来，研究人员提出了许多新的电极材料、电解质和添加剂等，以提高电池性能。其中，多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴等化合物具有很高的电化学催化活性和较高的导电性，在锂硫电池中具有很大的应用潜力。
二、选题意义
1.提高锂硫电池的能量密度和循环寿命：多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴等化合物具有良好的电化学催化活性和导电性，可使锂硫电池的电极反应更加高效，从而提高电池的能量密度和循环寿命。
2.探索新型电极材料的应用：多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴等化合物是新型的电极材料，其独特的结构和性能为锂硫电池的应用提供了新的思路和方向，也促进了新型电极材料的研究和应用。
3.为环保能源做出贡献：锂硫电池是一种环保的电池，其主要原材料(锂、硫)来源广泛、资源储量丰富。开发新型电极材料和提高锂硫电池的性能，有望为环保能源的开发和利用做出贡献。
三、研究内容及方案
本研究旨在制备多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴的复合材料，并研究其在锂硫电池中的应用。具体研究内容包括：
1.氮化碳的制备：采用模板法制备多孔蜂窝状氮化碳，优化气相沉积和高温处理的条件，确定最佳的制备工艺。
2.硫化钴的制备：采用水热合成法制备硫化钴，研究反应温度和时间对硫化钴形貌和结构的影响，选择最佳的制备工艺。
3.多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴的复合材料的制备：通过物理混合和化学还原的方法将多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴复合制备，并研究不同比例下复合材料的结构和性能。
4.锂硫电池性能测试：将多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴的复合材料作为电极材料，组装成锂硫电池进行性能测试，包括电化学循环性能和动力学性能等。
四、研究方法
本研究将采用模板法制备多孔蜂窝状氮化碳，水热合成法制备硫化钴，物理混合和化学还原的方法制备复合材料。采用SEM、TEM、XRD、FTIR等测试手段对样品的微观结构和物理化学性质进行表征。锂硫电池性能测试将采用三电池体系测试，包括循环伏安法、恒流充放电测试等。
五、预期成果
本研究将制备多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴的复合材料，并研究其在锂硫电池中的应用，预期能够获得以下成果：
1.制备出多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴的复合材料，并探究其结构和性能。
2.研究复合材料在锂硫电池中的性能，包括电化学循环性能和动力学性能等。
3.探索新型电极材料的应用，促进新型电极材料的研究和应用。
4.为锂硫电池的应用和环保能源的开发做出贡献。
六、研究时间安排
本研究计划从2021年12月开始，预计为期1年。具体时间安排如下：
2021.12-2022.2：文献调研、制备氮化碳；
2022.3-2022.5：制备硫化钴、制备复合材料；
2022.6-2022.9：结构和性能表征、电池性能测试；
2022.10-2022.12：数据分析、论文撰写和答辩准备。
七、总结
本研究将制备多孔蜂窝状氮化碳和硫化钴的复合材料，并研究其在锂硫电池中的应用。通过本项研究，可为锂硫电池的应用和新型电极材料的研究提供一定参考和支持，并促进环保能源的开发和利用。