層狀MXenes材料是通過化學(xué)刻蝕法選擇性刻蝕掉前驅(qū)體MAX相中的A層原子而得到一類新型二維材料。MXenes的化學(xué)通式為M_n+1X_n,其中,n=1,2,3,M為過渡金屬元素,X為碳和/或氮元素。由于具有類石墨烯的二維層狀結(jié)構(gòu)、豐富的表面化學(xué)組成、優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,MXenes在儲能領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。Ti₃C₂是二維層狀MXenes材料的典型代表,本文首先對其前驅(qū)體Ti₃AlC₂的選取展開研究,確定合適的前驅(qū)體粉末和刻蝕工藝,再深入分析Ti₃C₂作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)行為。制備了以Ti₃C₂為基體的新型高性能鋰離子電池負(fù)極材料,并探究復(fù)合材料的形貌和組織結(jié)構(gòu)與電化學(xué)儲鋰性能的關(guān)系。探索了燃燒合成法和無壓燒結(jié)法制備的Ti₃AlC₂粉末的結(jié)構(gòu)與刻蝕效果的關(guān)系,結(jié)果表明無壓燒結(jié)法制備的粉末更易被刻蝕。選用HF作為刻蝕劑,...

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 MXenes的研究進(jìn)展
        1.2.1 制備
        1.2.2 結(jié)構(gòu)
        1.2.3 性能
        1.2.4 應(yīng)用
    1.3 MXenes與負(fù)極材料
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 材料的制備和研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 材料的制備
        2.2.1 多層Ti₃C₂ 的制備
        2.2.2 Ti₃C₂ 的熱處理
        2.2.3 FNC@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的制備
        2.2.4 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的制備
        2.2.5 碳包覆Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的制備
        2.2.6 Si@m-Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的制備
        2.2.7 Ti₃C₂ 納米片的制備
        2.2.8 硅納米顆粒的正電改性
        2.2.9 P-Si@f-Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的制備
    2.3 材料的表征和物理性能
        2.3.1 組織結(jié)構(gòu)分析
        2.3.2 化學(xué)組成分析
        2.3.3 物理性能測試
    2.4 電化學(xué)性能測試
        2.4.1 鋰離子電池電極的制備
        2.4.2 鋰離子電池的組裝
        2.4.3 恒電流充放電測試
        2.4.4 循環(huán)伏安測試
        2.4.5 電化學(xué)交流阻抗測試
        2.4.6 恒電位間歇滴定測試
第3章 前驅(qū)體制備工藝選擇及熱處理工藝對Ti₃C₂ 電化學(xué)性能的影響
    3.1 引言
    3.2 前驅(qū)體制備工藝選擇
        3.2.1 前驅(qū)體的XRD分析
        3.2.2 前驅(qū)體刻蝕效果的比較
        3.2.3 Ti₃C₂ 的電化學(xué)性能測試與比較
    3.3 Ti₃C₂ 的熱穩(wěn)定性
        3.3.1 熱重分析
        3.3.2 空氣中熱處理前后的組織結(jié)構(gòu)變化
        3.3.3 真空中熱處理前后的組織結(jié)構(gòu)變化
    3.4 熱處理對Ti₃C₂ 電化學(xué)性能的影響
        3.4.1 空氣中熱處理后的電化學(xué)性能
        3.4.2 真空中熱處理后的電化學(xué)性能
    3.5 本章小結(jié)
第4章 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 FNC@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料
        4.2.1 FNC@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)
        4.2.2 FNC@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的表面化學(xué)狀態(tài)
        4.2.3 FNC@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    4.3 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料
        4.3.1 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的物相分析
        4.3.2 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的組織形貌
        4.3.3 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的表面化學(xué)狀態(tài)
        4.3.4 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    4.4 碳包覆Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料
        4.4.1 碳包覆Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的物理表征
        4.4.2 碳包覆Fe₃O₄@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    4.5 本章小結(jié)
第5章 Si@Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 Si@m-Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料
        5.2.1 Si@m-Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的物理表征
        5.2.2 Si@m-Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    5.3 f-Ti₃C₂和Ti₃C₂ 薄膜
        5.3.1 f-Ti₃C₂和Ti₃C₂ 薄膜的物理表征
        5.3.2 f-Ti₃C₂和Ti₃C₂ 薄膜的電化學(xué)性能
    5.4 P-Si@f-Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料
        5.4.1 P-Si納米顆粒
        5.4.2 P-Si@f-Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的物理表征
        5.4.3 P-Si@f-Ti₃C₂ 納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：4027536