本文選題：三明治　切入點(diǎn)：石墨化碳　出處：《重慶大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：超級(jí)電容器(SCs)和鋰離子電池(LIBs)是很有發(fā)展?jié)摿Φ膬?chǔ)能裝置,因其具有能量密度高、壽命長、環(huán)境友好、安全等優(yōu)點(diǎn)倍受人們關(guān)注。目前超級(jí)電容器和鋰離子電池已經(jīng)廣泛用于便攜式電子設(shè)備中,比如筆記本電腦、手機(jī)、攝像機(jī)、遙控器等電子產(chǎn)品。由于納米材料的特殊性能及其在眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,尤其是在生物醫(yī)學(xué)、與能源相關(guān)以及電子領(lǐng)域中,選擇性合成納米材料變得越來越重要。而合成納米材料的一種有效方法是結(jié)合活性材料與輔助材料制備功能體系。對(duì)于活性材料,過渡金屬氧化物則是最有前景的活性材料之一,因?yàn)樗诠鈱W(xué)、磁學(xué)、催化劑、電學(xué)領(lǐng)域有其獨(dú)特性能,特別是在電化學(xué)能量儲(chǔ)存領(lǐng)域。本文首次合成了新型鎳錳氧化物@石墨化碳片三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)陣列,其作為超級(jí)電容器和鋰離子電池材料展示了優(yōu)良的性能。本文以超薄的層狀雙氫氧化物(NiMn-LDH)納米片作為前驅(qū)物和犧牲模板,葡萄糖分子作為綠色碳源。而葡萄糖碳源首先通過水熱反應(yīng),再和前驅(qū)物的氫鍵作用下,轉(zhuǎn)變成了聚合層,然后在惰性氣體下高溫煅燒轉(zhuǎn)變成了石墨化碳片,與此同時(shí),NiMn-LDH納米片在高溫與碳片的作用下經(jīng)過分解和還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成鎳錳合金納米顆粒包覆在碳片中。最后,樣品在空氣中高溫煅燒200分鐘,使鎳錳合金納米顆粒轉(zhuǎn)化成NiMn2O4納米顆粒包覆在碳片中。由于本文合成的三明治復(fù)合材料有效地結(jié)合了NiMn2O4功能納米顆粒和石墨化碳片的優(yōu)勢(shì),因而其在電化學(xué)能量存儲(chǔ)方面具有協(xié)同作用。其作為超級(jí)電容器和鋰離子電池材料呈現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)性能,尤其體現(xiàn)在大電流充放電性能,循環(huán)性及使用壽命上。實(shí)驗(yàn)通過采用XRD、EDS、TEM、SEM、BET及電化學(xué)測(cè)試來表征、分析所合成的三明治狀復(fù)合材料的形態(tài)及性能。本實(shí)驗(yàn)合成的三明治狀復(fù)合材料由于有石墨化碳層和導(dǎo)電基底,使其不僅可以提高電導(dǎo)率,還能有效防止納米粒子的團(tuán)聚和活性材料的坍塌,是優(yōu)良的儲(chǔ)能材料。其作為超級(jí)電容器的電極材料,在電流密度為1 A/g時(shí),比電容量高達(dá)2679 F/g,經(jīng)過6000次循環(huán)以后,比容量還能保持98%以上。其作為鋰離子電池負(fù)極材料,在電流密度為500mA/g時(shí),首次循環(huán)的比容量高達(dá)1346 mAh/g,在200次循環(huán)內(nèi),其庫倫效率接近100%。
[Abstract]:Supercapacitor SCsand lithium-ion battery (Li-ion battery) are potential energy storage devices, because of their high energy density, long life, environmentally friendly, Security has attracted much attention. Supercapacitors and lithium-ion batteries have been widely used in portable electronic devices, such as laptops, mobile phones, cameras, Electronic products such as remote controls. Because of the special properties of nanomaterials and their wide applications in many fields, especially in biomedical, energy-related and electronic fields, The selective synthesis of nanomaterials has become more and more important. An effective way to synthesize nanomaterials is to combine active materials with auxiliary materials to prepare functional systems. Transition metal oxides are one of the most promising active materials because they have unique properties in the fields of optics, magnetism, catalyst and electricity. Especially in the field of electrochemical energy storage, a novel nickel-manganese oxide @ graphitized carbon sandwich sandwich composite array was synthesized for the first time. The supercapacitors and lithium-ion batteries exhibit excellent properties. In this paper, ultrathin layered NiMn-LDHs are used as precursors and sacrificial templates. The glucose molecule is used as a green carbon source, and the glucose carbon source is converted into a polymeric layer by hydrothermal reaction, then by hydrogen bonding with the precursor, and then calcined into a graphitized carbon sheet at high temperature in inert gas. At the same time, NiMn-LDH nanoparticles were decomposed and reduced to Ni-Mn alloy nanoparticles coated in carbon sheets at high temperature. Finally, the samples were calcined in air for 200 minutes at high temperature. Nickel-manganese alloy nanoparticles were transformed into NiMn2O4 nanoparticles and coated in carbon sheets. Because the sandwich composites synthesized in this paper effectively combined the advantages of NiMn2O4 functional nanoparticles and graphitized carbon sheets, Therefore, it has synergistic effect on electrochemical energy storage. It has excellent electrochemical performance as supercapacitors and lithium-ion battery materials, especially in high current charge-discharge performance. The morphology and properties of the sandwich composites were characterized by XRDX EDSTEMSEMET and electrochemical tests. The sandwich composites were prepared by graphite carbon layer and conductive substrate. It can not only improve the conductivity, but also prevent the agglomeration of nanoparticles and the collapse of active materials. It is an excellent energy storage material. As an electrode material for supercapacitors, when the current density is 1 / g, The specific capacitance is as high as 2679F / g, and after 6, 000 cycles, the specific capacity can be kept above 98%. As a cathode material for lithium ion batteries, the first cycle has a specific capacity of 1346 mAh/ g at 500mAr / g current density, and its Coulomb efficiency is close to 100mAh/ g in 200th cycle.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33

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1 記者 張Z，

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