本文選題：金屬氧化物 + 金屬硫化物��； 參考：《浙江師范大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：金屬氧化物如ZnO和ZnFe2O4等,金屬硫化物如CuS等由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性能,使其在光催化、光電化學(xué)及鋰離子電池等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。石墨烯作為一種擁有特殊的二維結(jié)構(gòu)的碳材料,由于其突出的熱穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)電性、結(jié)構(gòu)的靈活性、超高的比表面積及其在納米科學(xué)和技術(shù)上的廣泛應(yīng)用性,常被用作為基底來(lái)負(fù)載其他活潑納米材料。本論文對(duì)不同金屬氧化物和硫化物及其納米復(fù)合材料的制備及其性能研究展開(kāi)了工作,著重研究了材料的制備方法和過(guò)程,以及所制備材料的光催化性能、光電化學(xué)性能及其作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)的電化學(xué)性能。本論文主要研究以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：1.超聲法制備CuS/rGO納米復(fù)合材料及其光催化性能研究本章中,我們首先利用超聲法制備出CuS納米顆粒覆蓋的還原氧化石墨烯納米片。通過(guò)XRD和電鏡觀察結(jié)果表明,粒徑為10-20nm左右的CuS納米顆粒均勻地分散在rGO納米片上。紫外-可見(jiàn)光譜表明CuS/rGO納米復(fù)合材料顯示出了強(qiáng)而寬的光吸收能力。CuS/rGO納米復(fù)合材料的光催化性能的表征通過(guò)檢測(cè)亞甲基藍(lán)在可見(jiàn)光下的降解能力來(lái)實(shí)現(xiàn)。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與單純的CuS納米顆粒相比,CuS/rGO復(fù)合材料顯示出了明顯優(yōu)越的性能,這主要是由于其良好的光吸收能力和染料吸附能力及由于rGO的引入而帶來(lái)的有效的電荷轉(zhuǎn)移。2.多孔ZnO空心球的制備及其光電化學(xué)性能研究我們采用C微球模板法制備了多孔ZnO空心球,并通過(guò)X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。由分析可知,所制備的ZnO產(chǎn)物樣品顯示出了明顯的空心球結(jié)構(gòu),且其球徑大小在2-4um左右。ZnO空心球殼層的厚度大概為100nm左右,并且是由許多粒徑在30-50nm的小納米顆粒堆積而成的。我們研究了產(chǎn)物的光學(xué)性質(zhì),其結(jié)果表明所制備的ZnO空心球顯示了較小的帶隙,并且在434nm處呈現(xiàn)出較強(qiáng)的紫外發(fā)射。另外,該ZnO在可見(jiàn)光范圍內(nèi)表現(xiàn)出了強(qiáng)而穩(wěn)定的光電流效應(yīng)。材料在可見(jiàn)光下展現(xiàn)出良好的光電性能可能要?dú)w結(jié)于其較小的帶隙。3.ZnFe2O4-graphene納米復(fù)合材料的制備及其鋰電性能研究’本章節(jié)中,我們以無(wú)水FeCl3、Zn(Ac)2·2H2O及無(wú)水NaAc為原料,無(wú)水乙二醇為溶劑,通過(guò)一步溶劑熱法合成了ZnFe2O4-graphene納米復(fù)合材料。通過(guò)X射線衍射、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,并通過(guò)循環(huán)伏安法、恒電流充放電及交流阻抗等測(cè)試對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,材料為直徑在100nm左右的ZnFe2O4納米球均勻地負(fù)載在石墨烯納米片上,且其作為電池負(fù)極材料表現(xiàn)出了比較好的鋰電性能。材料首次放電容量可達(dá)到1400mAh g-1,且在電流密度為100mAg-1下循環(huán)50次后,其容量還可以保持在704.2mAh g-1,而純的ZnFe2O4只有121.7 mAh g-1,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于復(fù)合材料。即使在800mAg-1高電流密度下循環(huán),ZnFe2O4-graphene納米復(fù)合材料的容量也能保持在271.8mAh g-1,比純ZnFe2O4的容量(26.6mAh g-1)高的多。材料所表現(xiàn)出的較好的電化學(xué)性能的主要可能是由石墨烯的良好的導(dǎo)電性及ZnFe2O4與石墨烯之間的相互協(xié)同作用導(dǎo)致的。
[Abstract]:Metallic oxides, such as ZnO and ZnFe2O4, etc., metal sulfides, such as CuS, have been widely used in the fields of photocatalysis, photoelectrochemistry and lithium ion batteries because of their unique physical and chemical properties. Graphene is a carbon material with a special two-dimensional structure, due to its outstanding thermal stability, good conductivity, and structure. Flexibility, high specific surface area and its wide application in nanoscience and technology are often used as substrates to load other active nanomaterials. The preparation and properties of different metal oxides and sulfides and their nanocomposites have been studied in this paper, and the preparation methods and processes of the materials are emphatically studied. The photocatalytic properties of the prepared materials, photoelectrochemical properties and their electrochemical properties as negative materials for lithium ion batteries. The main contents of this thesis are as follows: in the study of the preparation of CuS/rGO nanocomposites and their photocatalytic properties by the 1. ultrasonic method, we first prepared CuS nanoparticles by ultrasonic method. The results of XRD and electron microscopy showed that the CuS nanoparticles with a particle size of about 10-20nm were evenly dispersed on the rGO nanoscale. The UV visible spectra showed that the photocatalytic properties of the CuS/rGO nanocomposites showed a strong and wide absorption capacity of.CuS/rGO nanomaterials. The degradation ability of methylene blue under visible light was detected. The results of photocatalytic experiment showed that compared with pure CuS nanoparticles, CuS/rGO composite showed obvious superior performance, mainly due to its good absorbability and absorbability of dye and the effective charge transfer.2. caused by the introduction of rGO. Preparation and photochemical properties of hole ZnO hollow spheres, porous ZnO hollow spheres were prepared by C microsphere template method. The microstructure of the hollow spheres was analyzed by X ray diffraction, scanning electron microscope and transmission electron microscope. The thickness of the ball diameter at about 2-4um.ZnO hollow sphere is about 100nm, and it is formed by the accumulation of small nanoparticles with many particle sizes at 30-50nm. We studied the optical properties of the products. The results showed that the prepared ZnO hollow spheres showed a small band gap and showed strong ultraviolet emission at 434nm. The ZnO shows a strong and stable photocurrent effect in the range of visible light. The good photoelectric performance of the material under visible light may be attributed to the preparation of its smaller band gap.3.ZnFe2O4-graphene nanocomposites and the study of their lithium electrical properties. In this chapter, we use anhydrous FeCl3, Zn (Ac) 2. 2H2O and anhydrous NaAc as raw materials ZnFe2O4-graphene nanocomposites were synthesized by one step solvothermal method with anhydrous glycol as solvent. The microstructure was analyzed by X ray diffraction, scanning electron microscope and transmission electron microscope, and the electrochemical properties of the materials were tested by cyclic voltammetry, constant current charge discharge and current impedance. The results show that the ZnFe2O4 nanospheres with a diameter of about 100nm are uniformly loaded on the Shi Moxi nanoscale, and their battery negative electrode exhibits good lithium electrical properties. The initial discharge capacity of the material can reach 1400mAh g-1, and the capacity of the material can be maintained after 50 cycles under the current density of 100mAg-1. At 704.2mAh g-1, the pure ZnFe2O4 is only 121.7 mAh g-1, far lower than the composite. Even at the high current density of 800mAg-1, the capacity of the ZnFe2O4-graphene nanocomposite can be maintained at 271.8mAh g-1, much higher than the capacity of pure ZnFe2O4 (26.6mAh g-1). The better electrochemical performance of the material may be mainly The good conductivity of graphene and the synergistic effect between ZnFe2O4 and graphene.
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB33

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1945305