發(fā)布時(shí)間：2017-04-25 00:09

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯包覆硒基化合物復(fù)合材料的制備及其鋰離子電池性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文主要利用石墨烯制作納米復(fù)合材料來(lái)實(shí)現(xiàn)高比容量高穩(wěn)定性的鋰離子電池材料。我們首先開(kāi)發(fā)出了一種綠色、簡(jiǎn)單、快速、低成本的石墨烯包覆納米材料的方法,實(shí)現(xiàn)了石墨烯異位包覆的簡(jiǎn)單化,并測(cè)試了其中一個(gè)復(fù)合物一氧化石墨烯包覆SnSe納米棒的鋰離子電池性能；然后將石墨烯、導(dǎo)電聚合物與SeS2結(jié)合制備了核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合物,并成功地應(yīng)用于鋰離子電池電極材料。主要內(nèi)容分為以下兩個(gè)方面：1.基于氧化石墨烯上的含氧官能團(tuán)和負(fù)電荷,選擇了一種環(huán)境友好、價(jià)格低廉、資源豐富、含氨基官能團(tuán)的天然多分子糖——?dú)ぞ厶亲鳛檩o助劑,利用氧化石墨烯和殼聚糖正負(fù)電荷的相互吸引和含氧官能團(tuán)與氨基之間的氫鍵作用,將二者構(gòu)成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),與此同時(shí)將任意形貌的納米材料包覆于石墨烯片層的內(nèi)部。這一方法快速簡(jiǎn)單溫和,只需通過(guò)室溫下兩分鐘的攪拌即可實(shí)現(xiàn)完好的包覆,通過(guò)這一方法我們制備了氧化石墨烯包覆SnSe納米棒(GO@SnSe)、氧化石墨烯包覆Fe203納米(GO@Fe2O3)、氧化石墨烯包覆CoSn(OH)6納米立方塊(GO@CoSn(OH)6)、氧化石墨烯包覆Se單質(zhì)納米球(GO@Se)一系列復(fù)合物。這些氧化石墨烯包覆納米晶的掃描照片和透射照片都顯示出氧化石墨烯片能夠完好地把納米晶包覆在片層內(nèi)部。為了驗(yàn)證此包覆方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,我們選擇GO@SnSe納米復(fù)合材料作為研究對(duì)象,來(lái)研究其電化學(xué)性能,結(jié)果發(fā)現(xiàn)GO@SnSe納米復(fù)合材料表現(xiàn)出比單獨(dú)SnSe電極材料表現(xiàn)出更優(yōu)異的反應(yīng)可逆性、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,在100 mA g-1電流密度下,經(jīng)過(guò)100次充放電循環(huán),GO@SnSe納米復(fù)合材料的放電比容量依然維持在764 mA h g-1。2.在室溫水溶液中合成出了SeS2納米立方塊,并在此納米立方塊的外層利用苯胺在低溫下的自聚合效應(yīng)包覆上一層聚苯胺,再利用聚苯胺和氧化石墨烯上官能團(tuán)的相互作用,形成氧化石墨烯(GO)包覆核殼結(jié)構(gòu)的SeS2@PANI納米立方塊,最后用HI溶液將氧化石墨烯稍微的還原一下,得到還原石墨烯(RGO)包覆核殼結(jié)構(gòu)的SeS2@PANI納米立方塊,表示為SeS2@PANI/RGO。此復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能相對(duì)于單獨(dú)的SeS2納米立方塊有了很大的提高,表現(xiàn)出很穩(wěn)定的循環(huán)性能和倍率性能。在電壓窗口為1.7-2.8 V、電流密度為100 mA g-1的電化學(xué)循環(huán)條件下,經(jīng)過(guò)100次充放電循環(huán),SeS2@PANI/RGO復(fù)合材料放電比容量保持在接近于600 mA h g-1,且當(dāng)逐漸加大電流密度(從50-1000 mAg-1)時(shí),循環(huán)曲線在每一個(gè)電流密度下仍能保持穩(wěn)定,且在大電流密度(1000 mAg-1)充放電時(shí),其比容量仍然維持在500 mA h g-1,當(dāng)電流密度減小至100 mA g-1時(shí),其比容量也跟著回升到600 mA g-1,且一直保持著這個(gè)值。此外,無(wú)論是長(zhǎng)程充放電循環(huán)還是倍率充放電,復(fù)合材料電極在充放電過(guò)程中的庫(kù)侖效率都接近于100%。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 石墨烯 殼聚糖 納米復(fù)合材料 SnSe納米棒 聚苯胺 SeS2 納米立方塊
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB33;TM912
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-39
• 1.1 引言11-15
• 1.1.1 鋰離子電池的工作原理12-13
• 1.1.2 鋰離子電池的組成部分13-15
• 1.2 納米化及碳復(fù)合材料在鋰離子電池中的應(yīng)用15-20
• 1.3 石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用進(jìn)展20-26
• 1.4 硒基化合物在鋰離子電池中的應(yīng)用進(jìn)展26-30
• 1.4.1 SnSe電極材料的研究進(jìn)展26-27
• 1.4.2 Se_xS_y電極材料的研究進(jìn)展27-30
• 1.5 本論文的選題背景及主要研究?jī)?nèi)容(創(chuàng)新點(diǎn))30-32
• 參考文獻(xiàn)32-39
• 第二章 一種新策略來(lái)制備氧化石墨烯包覆納米晶及其鋰電化學(xué)性能的研究39-57
• 2.1 引言39-40
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分40-43
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑40
• 2.2.2 氧化石墨粉和氧化石墨烯溶液的制備40
• 2.2.3 殼聚糖溶液的制備40-41
• 2.2.4 制備各種形貌的納米晶41
• 2.2.5 組裝氧化石墨烯包覆納米晶的復(fù)合物(GO@NCs)41-42
• 2.2.6 對(duì)所制備樣品的各種表征42
• 2.2.7 對(duì)所制備樣品的電化學(xué)性能測(cè)試42-43
• 2.3 結(jié)果與討論43-53
• 2.3.1 氧化石墨烯包覆納米晶復(fù)合物的原理圖43-44
• 2.3.2 四種復(fù)合產(chǎn)物的物相及形貌表征44-47
• 2.3.3 復(fù)合產(chǎn)物GO@SnSe的電化學(xué)性能測(cè)試47-53
• 2.4 本章小結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 第三章 石墨烯包覆立方塊形SeS_2@聚苯胺核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合物的制備及其鋰電化學(xué)性能研究57-71
• 3.1 引言57-58
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分58-60
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑58-59
• 3.2.2 SeS_2納米立方塊的制備59
• 3.2.3 SeS_2@PANI/RGO復(fù)合材料的制備59
• 3.2.4 對(duì)所制備樣品的各種表征59-60
• 3.2.5 對(duì)所制備樣品的電化學(xué)性能測(cè)試60
• 3.3 結(jié)果與討論60-67
• 3.3.1 材料的物相和形貌表征60-63
• 3.3.2 材料的電化學(xué)性能測(cè)試63-67
• 3.4 本章小結(jié)67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士期間完成的論文71-72
• 致謝72-73

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