二維納米材料因其優(yōu)異的電子、光學和機械性能引起了人們極大的研究興趣,尤其是雙金屬氫氧化物（LDH）以及二維過渡金屬碳化物和氮化物（MXenes）,在儲能、電流變、復合材料增強、生物傳感器、潤滑、光、電化學催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價值。然而由于存在MXenes容易被氧化及LDH的層與層之間堆疊聚集的缺點,在本論文中,我們運用簡便方法（水熱法、表面氧化等）成功制備了新型的二維層狀復合材料,將其應(yīng)用于超級電容器和電流變領(lǐng)域,并探究其在這兩個領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力。本論文中,我們通過水熱法在泡沫鎳基底合成CoS₂納米片（CoS₂@Ni）,然后通過水熱法表面生成花狀鎳鐵雙氫氧化物（NiFe-LDH）納米球,制備得到具有花狀結(jié)構(gòu)的NiFe-LDH@CoS₂@Ni雜化物,可直接用于設(shè)計具有出色電容性能的無粘合劑電極。性能測試表明,在10小時水熱條件下制備的NiFe-LDH納米球具有優(yōu)異的電容性能,當電流密度為2 mA cm^-2時,面積比電容高達11.28 F cm^-2,質(zhì)量比電容為3880 F ... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

超薄二維(2D)納米材料及其結(jié)構(gòu)示意圖[29]

青島大學碩士學位論文21.1.1二維層狀雙氫氧化物(LDHs)簡介層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)是一類由兩種或兩種以上金屬元素組成的金屬氫氧化物[30]，結(jié)構(gòu)由主層板和層間的陰離子及水分子相互交疊構(gòu)成，屬于水滑石家族，也稱為陰離子粘土。它們表現(xiàn)出類似于水鎂石結(jié)構(gòu)的三明治結(jié)構(gòu)，由帶正電荷的薄片組成，包含二價M2+或三價M3+金屬陽離子，并散布有六個平衡OH-[31]。當二價(M2+)陽離子被三價(M3+)取代時，會產(chǎn)生電荷不平衡。因此，正的氫氧化物層與插在薄片之間的負離子(An-)交替出現(xiàn)，從而形成幾乎連續(xù)的重復(圖1.2)。描述該類水滑石結(jié)構(gòu)的一般公式可以用以下通式表示：[[M1-x2+Mx3+(OH)2]x+(An-)x/n]x+mH2O[32]，x＝M3+/(M3++M2+)之比，即摩爾比，在(0.2-0.4)范圍內(nèi)變化。LDHs的主要特征是能夠捕獲陰離子物質(zhì)(有機和無機)以構(gòu)建不同的復合材料[33]。由于組成(層板上的金屬離子的種類與比例、陰離子的種類等)易于調(diào)變、結(jié)構(gòu)(層數(shù)、層間距等)易于調(diào)控、并且易于與其他材料復合實現(xiàn)功能化等優(yōu)點[32,34-36]，其在超級電容器[37-39]、二次電池[40,41]及電催化等能源轉(zhuǎn)換和電化學儲能中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景；并且，其在從醫(yī)學到物理學和工程學等的多個領(lǐng)域也展現(xiàn)出非凡的潛力[42]。圖1.2層狀雙氫氧化物(LDHs)的典型結(jié)構(gòu)示意圖。[43]Figure1.2Typicalstructurediagramoflayereddoublehydroxides.1.1.2LDHs的合成與應(yīng)用在過去的幾年中，已經(jīng)報道了一些與LDHs合成有關(guān)的研究，討論了針對不同應(yīng)用合成LDH的一些簡易的方法。在許多制備這些層狀固體的方法中，最常用的主要方

?錕商峁└?玫慕峋Ф群透?玫牧＞?控制[47]。J.Liu等人通過共沉淀法合成了ZnCrLDHs/CN雜化復合物，其生長過程如圖1.3所示[48]。Cr(NO3)3·9H2O(0.5mM)和Zn(NO3)2·6H2O(1mM)Zn2+/Cr3+摩爾比為2：1，分散到100mL去離子水中以形成混合物，稱為化合物A。然后，將g-C3N4(0.8g)混合到Na2CO3(1mM)溶液中，產(chǎn)生一個以B表示的懸浮液。然后，在60℃劇烈攪拌下，在A和B的化合物中滴定NaOH(1M)約30分鐘，保持pH＝9.0。ZnCrLDHs/g-C3N4的異質(zhì)結(jié)構(gòu)是通過將ZnCrLDHs/g-C3N4在350°C下直接煅燒1h來合成的。圖1.3雜化ZnCr-CLDH/g-C3N4-C納米復合材料的制備路線和光催化性能的示意圖[48]。Figure1.3Schematicillustrationofthemanufacturemethodandphotocatalyticperformanceofhybridg-C3N4-C(N)/ZnCrCLDHsphotocatalyst.陰離子交換。陰離子交換也是合成LDHs復合物的常用方法，并且對于插入多種


本文編號：3098809