本文關(guān)鍵詞：石墨烯基金屬氧化物納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)材料的性能要求越來(lái)越高,單一性質(zhì)的納米材料已經(jīng)不能滿足目前的需要,發(fā)展具有更優(yōu)異特性的納米復(fù)合材料成為納米材料發(fā)展的必然趨勢(shì)。單一納米材料具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng),納米復(fù)合材料不僅具有單一納米材料的基本性能,還具有可以綜合發(fā)揮各種組分的協(xié)同效能。同時(shí)材料的復(fù)合能夠增大多種組分的接觸面積,同時(shí)也改善了單一粒子的表面性質(zhì),納米復(fù)合材料有更強(qiáng)的的性能的可設(shè)計(jì)性和加工性。由于石墨烯具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)柔韌性、超高的電導(dǎo)率、巨大的比表面積、及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,石墨烯及其衍生物在納米材料的制備與應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景,將石墨稀及其衍生物與其他功能納米材料相結(jié)合制備石墨稀基納米復(fù)合材料,是拓展石墨烯應(yīng)用范圍的有效途徑。石墨烯基納米復(fù)合材料在催化、傳感器、儲(chǔ)能等諸多領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。而石墨烯基納米復(fù)合材料的合成是拓展石墨烯應(yīng)用的關(guān)鍵。目前常用來(lái)合成得到石墨烯基納米復(fù)合材料方法有原位結(jié)晶法,電沉積法,溶液法等等,但這些傳統(tǒng)的方法通常過(guò)程比較復(fù)雜。本論文主要以發(fā)展高壓靜電紡絲法制備石墨烯內(nèi)嵌納米復(fù)合材料及溶液蒸發(fā)法制備氧化石墨烯包覆納米復(fù)合材料為研究?jī)?nèi)容,并考察所得到的石墨烯基納米復(fù)合材料相關(guān)的電化學(xué)性能。(1)先利用高壓靜電紡絲結(jié)合熱處理的方法直接得到石墨烯/二氧化錫復(fù)合納米纖維(SnO2@G),再利用溶劑蒸發(fā)法在復(fù)合納米纖維外包裹氧化石墨烯,通過(guò)XRD、SEM、TEM、BET等對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明制備一種多層結(jié)構(gòu)的石墨烯/二氧化錫/氧化石墨烯納米復(fù)合材料(SnO2@G-GO)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)比工業(yè)Sn02粉末,電紡的Sn02和SnO2@G納米復(fù)合纖維,結(jié)果發(fā)現(xiàn),工業(yè)或者靜電紡絲的Sn02傳感器的靈敏度都比較高,但是其響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間比較長(zhǎng)(10 s)；而SnO@G納米復(fù)合纖維保持相對(duì)較低的靈敏度,并且響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間均有極大提高(2 s和4 s)；其中SnO@G-GO納米復(fù)合材料保持較高的靈敏度,并且響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間提高至小于1 s,同時(shí)進(jìn)行四次以上的動(dòng)態(tài)測(cè)試,可以觀察到SnO2@G-GO納米復(fù)合材料傳感器具有較穩(wěn)定的濕敏傳感性能。研究結(jié)果表明,石墨烯或者氧化石墨烯能有效提高的Sn02濕敏傳感性能。(2)直接通過(guò)靜電紡絲結(jié)合熱處理得到鉬酸鈷(COMoO4)納米纖維和藕節(jié)狀石墨烯/鉬酸鈷納米纖維(COMiO4@G)。通過(guò)X RD、TEM、SEM、BET等進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)表征,通過(guò)鋰電測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行鋰電負(fù)極儲(chǔ)能性能的研究。結(jié)果表明藕節(jié)狀CoMoO4@G納米纖維具有更高的可逆容量(在100 mA g-1的電流密度下,保持735 mAh g-1左右的容量),優(yōu)異的循環(huán)性能(從50個(gè)循環(huán)到200個(gè)循環(huán)幾乎沒(méi)有衰減)。相比之下,靜電紡絲純的C0M004納米纖維在85個(gè)充放電循環(huán)過(guò)后,比容量只有321 mAh g-1,衰減為首次容量的三分之一左右。并且循環(huán)十次后,C0M004納米纖維已經(jīng)塌壞,而藕節(jié)狀CoMoO4@G納米纖維還保持纖維狀。研究結(jié)果表明,石墨烯能有效改善C0M004的鋰離子儲(chǔ)能性能。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 氧化石墨烯 二氧化錫 鉬酸鈷 靜電紡絲 納米復(fù)合材料 濕敏傳感 鋰離子電池
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;O646
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-25
• 1.1 引言13-14
• 1.2 石墨烯及石墨烯基納米復(fù)合材料14-17
• 1.3 高壓靜電紡絲制備石墨烯內(nèi)嵌納米復(fù)合材料17-20
• 1.3.1 靜電紡絲技術(shù)原理及影響因素17-19
• 1.3.2 靜電紡絲技術(shù)的應(yīng)用19-20
• 1.3.3 靜電紡絲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展現(xiàn)狀20
• 1.4 石墨烯基納米復(fù)合材料在濕敏傳感器的應(yīng)用20-22
• 1.4.1 濕敏傳感器的簡(jiǎn)介20-21
• 1.4.2 石墨烯及其衍生物用作濕敏傳感器21
• 1.4.3 二氧化錫用作濕敏傳感器21-22
• 1.5 石墨烯基納米復(fù)合材料在鋰離子電池儲(chǔ)能中的應(yīng)用22-24
• 1.5.1 過(guò)渡金屬氧化物用作鋰電負(fù)極材料22-23
• 1.5.2 石墨烯改性過(guò)渡金屬氧化物用作鋰電負(fù)極材料23-24
• 1.6 本文研究意義、目的及內(nèi)容24-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法及測(cè)試方法25-30
• 2.1 材料制備25-26
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所需設(shè)備25-26
• 2.1.3 主要的測(cè)試儀器26
• 2.2 材料表征26-28
• 2.2.1 X-ray衍射表征(XRD)26
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡表征(SEM)26-27
• 2.2.3 透射電子顯微鏡表征(TEM)27
• 2.2.4 比表面積表征(BET)27
• 2.2.5 拉曼光譜(Raman)表征27
• 2.2.6 X射線光電子能譜(XPS)分析27-28
• 2.3 濕敏傳感器電極制備及性能測(cè)試28
• 2.3.1 濕敏傳感器的制備和測(cè)試條件28
• 2.3.2 濕敏性能測(cè)試28
• 2.4 鋰離子電池負(fù)極極片的制備及半電池的組裝28-30
• 2.4.1 鋰離子電極制備28-29
• 2.4.2 鋰離子電極測(cè)試條件29-30
• 第3章 SnO_2@G-GO納米復(fù)合材料的制備及其濕敏性能30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分30-32
• 3.2.1 SnO_2和SnO_2@G納米纖維合成30-31
• 3.2.2 SnO_2@G-GO納米復(fù)合材料合成31
• 3.2.3 SnO_2@G和SnO_2@G-GO納米復(fù)合材料合成過(guò)程分析31-32
• 3.3 實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果與討論32-39
• 3.3.1 形貌的表征與分析32-35
• 3.3.2 濕度傳感性能分析35-37
• 3.3.3 濕敏機(jī)理探討分析37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 CoMoO_4@G納米纖維的制備及其鋰電性能研究40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分40-41
• 4.2.1 CoMoO_4和CoMoO_4@G納米纖維合成40-41
• 4.2.2 CoMoO_4和CoMoO_4@G納米纖維合成過(guò)程分析41
• 4.3 材料表征及電化學(xué)性能分析41-48
• 4.3.1 材料表征分析41-44
• 4.3.2 材料的電化學(xué)性能測(cè)試分析44-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 結(jié)論與展望49-51
• 參考文獻(xiàn)51-61
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文61-62
• 致謝62

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯基金屬氧化物納米材料的制備及其電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：290596