鋰離子電池因其具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)成為電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),例如,高功率密度、能量密度、無(wú)記憶效應(yīng)、安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。其中,電極材料是鋰離子電池的核心材料和技術(shù)關(guān)鍵,這將直接影響電池的容量和充電速度等性能。因此,研發(fā)新的高性能電極材料是十分必要和緊迫的。本文利用氟化鋰和鹽酸的混合溶液刻蝕MAX-Ti₃AlC₂制備二維碳化物晶體MXene-Ti₃C₂T_x,并將其作為基體制備MXene納米復(fù)合材料,研究了其作為鋰離子電池負(fù)極材料的性能。首先,將制備得到的二維碳化物晶體Ti₃C₂T_x作為基體負(fù)載硫代鉬酸銨,采用高溫固相燒結(jié)的方法制備出MoS₂/Ti₃C₂T_x納米復(fù)合材料。對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了一系列的結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試,并分析納米復(fù)合材料作為鋰離子電池的電極使用時(shí)MoS₂對(duì)其電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,在MXene片層... 

【文章來(lái)源】：河南理工大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰電池工作原理示意圖

圖 1-2 MAX 相及 MXene 的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-2 Structures of MAX phase and MXen泛且性質(zhì)較為穩(wěn)定的 MAX 相為 Ti3AlC10, 33]等人用酸腐蝕的方法，在室溫下將 擱置 2h，結(jié)果表明 Al 原子完全剝離出來(lái)[10]以及氫氟酸刻蝕 Ti3AlC2XRD 圖譜和 MXene：Ti3C2；其反應(yīng)過(guò)程歸結(jié)為以下+ 3HF=AlF3+3/2H2+ Ti3C24]課題組進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究得到剝離的二維程方程式如下： 2H2O = Ti3C2(OH)2+H2

圖 1-3 HF 刻蝕 Ti3AlC2的 XRD 圖譜、表面官能團(tuán)及剝離過(guò)程示意圖1-3 XRD spectrum of Ti3AlC2before and after HF etching, surface functional groups anschematic diagram of exfoliation第二種方法是采用氟鹽刻蝕的方法，該途徑可有效的將 Al 原子從 MAX 相中出來(lái)，并且不破壞其原來(lái)的層狀結(jié)構(gòu)，并且實(shí)驗(yàn)安全性較高[35]。其中，Michaiu[17]課題組將氟化鋰溶解在 6mol/L 的鹽酸中，隨后加入 Ti3AlC2，在 40℃保5h，最終 Al 元素被取代，從而得到片層間距較寬的二維晶體化合物 Ti3C2Tx刻蝕 Ti3AlC2得到的二維晶體材料 MXene 的化學(xué)式通常表示為 Ti3C2Tx,，其=-O, -F 和-OH。Joseph Halim 等人[36]選用 NH4HF 替代 HF 溶液，制備出附著H3和 NH4+插層的二維 MXene 材料，且片層間排列規(guī)律，這要比用濃度高的液刻蝕得到 Ti3C2的層間距要大，具有較高的電子傳輸能力。根據(jù)反應(yīng)過(guò)程出反應(yīng)方程式如下：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]二維結(jié)構(gòu)MXene溫和制備及吸附催化領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 劉凡凡,周愛(ài)國(guó),陳進(jìn)峰,王李波,張恒,胡前庫(kù).  兵器材料科學(xué)與工程. 2016(01)
[2]Recent advances in MXene: Preparation, properties,and applications[J]. 雷進(jìn)程,張旭,周震.  Frontiers of Physics. 2015(03)
[3]新型二維晶體MXene的研究進(jìn)展[J]. 孫丹丹,胡前庫(kù),李正陽(yáng),王李波,周愛(ài)國(guó),吳慶華.  人工晶體學(xué)報(bào). 2014(11)
[4]二維晶體MXene的制備與性能研究進(jìn)展[J]. 李正陽(yáng),周愛(ài)國(guó),王李波,孫丹丹.  硅酸鹽通報(bào). 2013(08)



本文編號(hào)：3429101