本文選題：納米材料 + 空心棱柱��； 參考：《山東大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著人們對(duì)能源的需求日益增加以及傳統(tǒng)的能源模式因環(huán)境和儲(chǔ)量問(wèn)題無(wú)法滿足新的要求,鋰離子電池、超級(jí)電容器以及電催化儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。近年來(lái),過(guò)渡金屬化合物,尤其過(guò)渡金屬硫化物和氫氧化物,作為鋰離子電池、超級(jí)電容器或電催化材料引起了人們廣泛的研究興趣。以過(guò)渡金屬硫化物和氫氧化物為活性材料在能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存等領(lǐng)域取得了較大的進(jìn)展,然而材料的電化學(xué)性能仍需進(jìn)一步提高。本論文采用犧牲模板法,通過(guò)液相反應(yīng)合成了雙金屬硫化物和層狀雙金屬氫氧化物空心棱柱納米材料,然后對(duì)其上述電化學(xué)性能測(cè)試,結(jié)果如下:第一,鈷錳雙金屬硫化物空心棱柱/石墨烯復(fù)合材料的制備及其鋰電性能研究。以醋酸鈷(Co(OAC)2·4H20)和醋酸錳(Mn(OAC)2 · 4H20)為原料,利用其在石墨烯的乙醇分散液中的水解,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為形貌控制劑,采用溶劑熱法,成功合成了被石墨烯包覆的、分散良好的、具有均一尺寸的堿式醋酸鈷錳納米棱柱/石墨烯復(fù)合材料((Co,Mn)5(OH)2(CH3COO)8·2H20/RGO)。將制備的堿式醋酸鈷錳納米棱柱/石墨烯復(fù)合材料作為模板和金屬源,將硫代乙酰胺作為硫源,通過(guò)水熱反應(yīng)制備了完整復(fù)制模板原有形貌的CoS2@MnS/RGO空心納米棱柱復(fù)合材料。成功制備完好復(fù)制模板原有形貌的空心納米棱柱的關(guān)鍵在于:恰當(dāng)控制棱柱模板的溶解和硫代乙酰胺水解釋放硫離子的速度。將制得的CoS2@MnS/RGO空心納米棱柱復(fù)合材料為活性物質(zhì)用于LIBs負(fù)極測(cè)試。結(jié)果表明該復(fù)合材料不僅擁有較高的比容量、優(yōu)異的性能穩(wěn)定性,而且具有很好的倍率性能。在100mA g-1 200mA g-1甚至1000mA g-1的測(cè)試電流下均展現(xiàn)了比傳統(tǒng)商業(yè)化石墨電極更高的比容量。而該材料之所以展現(xiàn)如此優(yōu)異的LIBs性能主要?dú)w功于以下三方面:(1)材料的空心結(jié)構(gòu)大大縮短了 Li+的擴(kuò)散距離;(2)較高的比表面積增大了電極-電解質(zhì)溶液的有效接觸;(3)2D RGO增大了其導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。第二,鈷基層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)空心納米棱柱的制備及其電化學(xué)性能研究。以醋酸鈷(Co(OAC)2·4H20)為原料,利用其在乙醇溶液中的水解,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為形貌控制劑,采用溶劑熱法,成功合成了分散良好、尺寸均一的堿式醋酸鈷(Co5(OH)2(CH3COO)8 · 2H20)納米棱柱。通過(guò)加入不同的過(guò)渡金屬硝酸鹽,以合成的堿式醋酸鈷納米棱柱為模板和鈷源,成功制備了Ni-Co LDH和Co-Co LDH兩種空心棱柱材料。本文合成的兩種空心LDHs不僅成功復(fù)制了模板的棱柱形貌,而且壁殼由納米薄片組成,使得空心結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固。成功制備完好復(fù)制模板原有形貌的空心納米棱柱的關(guān)鍵在于:恰當(dāng)調(diào)節(jié)模板-堿式醋酸鈷的刻蝕、LDH成分的沉積及Co2+的氧化等反應(yīng)之間的平衡關(guān)系。將所得的兩種鉆基LDHs材料作為電化學(xué)活性材料用于超級(jí)電容器和電催化產(chǎn)氧(OER)性能的測(cè)試,并對(duì)其性能進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,LDHs空心納米棱柱不僅有良好的超級(jí)電容器性能,而且在電催化析氧方面也展現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性。
[Abstract]:With the increasing demand for energy and the fact that the traditional energy mode is unable to meet new requirements because of the environment and reserves, lithium ion batteries, supercapacitors and electrocatalytic energy storage technology have come into being. In recent years, transition metal compounds, especially transition metal sulfide and hydroxides, are used as lithium ion batteries, supercapacitors. Great progress has been made in the field of energy conversion and storage with transition metal sulfides and hydroxides as active materials. However, the electrochemical properties of the materials still need to be further improved. This paper uses the sacrificial template method to synthesize the bimetallic sulfide through the liquid phase reaction. The results are as follows: first, the preparation of cobalt manganese bimetal sulfide hollow prism / graphene composite and its lithium electrical properties. Using cobalt acetate (Co (OAC) 2. 4H20) and manganese acetate (Mn (OAC) 2. 4H20) as raw materials, they are used in graphene The hydrolysis in the ethanol dispersing solution, with polyvinylpyrrolidone (PVP) as the morphology control agent, has been successfully synthesized by the solvothermal method, which has been successfully synthesized by the graphene coated, dispersed and homogeneous cobalt manganese nanoprism / graphene composite (Co, Mn) 5 (OH) 2 (CH3COO) 8. 2H20/RGO). Graphene composite is used as a template and metal source, and thioacetamide is used as a sulfur source. By hydrothermal reaction, the CoS2@MnS/RGO hollow nano prism composite material has been prepared by hydrothermal reaction. The key to successfully prepare the hollow nanoscale with the original morphology of the complete replicating template lies in the proper control of the dissolution and sulfur of the prism template. The rate of thioacetamide was hydrolyzed to release sulfur ions. The CoS2@MnS/RGO hollow nano prism composite was used as the active substance for the test of LIBs negative electrode. The results showed that the composite not only had high specific capacity, excellent performance stability, but also had good multiplier performance. Test in 100mA g-1 200mA g-1 even 1000mA g-1 The ratio of current to the traditional commercial fossil ink electrode is higher than that of the traditional commercial fossil ink electrode. The excellent performance of the LIBs is mainly attributed to the following three aspects: (1) the hollow structure of the material greatly shortens the diffusion distance of the Li+; (2) the higher specific surface area increases the effective contact of the electrode electrolyte solution; (3) the increase of 2D RGO Second, the preparation and electrochemical properties of cobalt base like double metal hydroxide (LDHs) hollow nano prism were prepared and studied. Using cobalt acetate (Co (OAC) 2. 4H20) as raw material, using its hydrolysis in ethanol solution, polyvinylpyrrolidone (PVP) as the morphology control agent and solvent thermal method successfully synthesized and dispersed well. Good, size homogeneous cobalt acetate (Co5 (OH) 2 (CH3COO) 8. 2H20) nanoprism. By adding different transition metal nitrates and synthesizing alkaline cobalt nanoprism as template and cobalt source, two hollow prism materials of Ni-Co LDH and Co-Co LDH have been successfully prepared. Two kinds of hollow LDHs synthesized in this paper have not only successfully replicated the template. The shape of the prism, and the wall of the shell is made of nanoscale, makes the hollow structure stronger. The key to successfully preparing the hollow nanoscale with the original morphology of the template is to properly regulate the etching of the template alkaline cobalt acetate, the deposition of LDH components and the oxidation of the Co2+. The two kinds of drill base LDHs materials will be obtained. As an electrochemical active material, the performance of supercapacitor and electrocatalytic oxygen production (OER) was tested and its performance was compared. The experimental results showed that the LDHs hollow nano prism not only had good supercapacitor performance, but also showed excellent electrocatalytic activity in the field of electrocatalytic oxygen evolution.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1

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本文編號(hào)：2118338