發(fā)布時(shí)間：2017-09-01 01:24

  本文關(guān)鍵詞：一鍋固相反應(yīng)法制備的碳基納米材料及其電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 一鍋法 固相反應(yīng) 碳基材料 儲(chǔ)鋰(鈉)性能 電化學(xué)電容器

【摘要】：碳基材料由于其化學(xué)穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,例如,碳基材料用作鋰離子電池負(fù)極材料、鈉離子電池負(fù)極材料以及超級(jí)電容器電極材料。其中,分級(jí)多孔的碳基納米材料特別是有雜原子摻雜、金屬復(fù)合的碳基納米材料作為電極材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。本論文主要采用一鍋固相反應(yīng)法一種簡易環(huán)保的合成方法,簡便地合成了一系列的有雜原子摻雜、金屬復(fù)合的分級(jí)多孔碳基納米材料。由于該法對(duì)環(huán)境友好,所制備的碳基納米材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和組成,因此,表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)鋰(鈉)以及電化學(xué)電容性能,展現(xiàn)了該法制備的碳基納米材料在新能源材料領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文主要研究的結(jié)論如下：(1)將丁二酮肟和鋅鹽作為前驅(qū)體,分別采用一步法和兩步法制備出了兩種有氮摻雜的多孔碳材料。用一步法制備的N-C(900℃)納米材料具有很好的電化學(xué)電容器的性能。例如,在0.5 Ag~(-1)的電流密度下,N-C(900℃)納米材料法拉第電容高達(dá)112.2 F g~(-1)。用兩步法制備的N-C(700℃)納米材料,表現(xiàn)出了較好的儲(chǔ)鋰性能。例如,在100 mAhg~(-1)的充放電速率下,經(jīng)過100次循環(huán),它的可逆比容量仍然能保持在700.0 mAhg~(-1),這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳材料的理論比容量(372 mAh g~(-1))。(2)以丁二酮肟和鎳鹽為前驅(qū)體,通過一鍋固相反應(yīng)法一步合成了中空多孔的均勻鑲嵌鎳的氮摻雜碳復(fù)合材料(H-Ni@N-C Network)。再進(jìn)一步用鹽酸酸化后,去除部分Ni,得到含有少量Ni納米粒子的中空多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料(L-Ni@N-C Network)。將L-Ni@N-C Network納米材料作為電極材料,它不僅表現(xiàn)出了極佳的儲(chǔ)鋰性能,也表現(xiàn)出了較好的儲(chǔ)鈉性能。(3)以鄰苯二胺、鄰香草醛與鈷鹽為前驅(qū)體,通過一鍋固相反應(yīng)法一步合成了均勻鑲嵌有Co納米粒子的中空凹多面體碳復(fù)合納米材料。此材料的中空結(jié)構(gòu)能有效地緩解充放電過程中的體積膨脹效應(yīng),促使了鋰離子的快速傳輸。將它作為鋰離子電池負(fù)極材料,它表現(xiàn)出了較高的可逆容量、好的循環(huán)穩(wěn)定性以及高的倍率性能。在100 mAhg~(-1)的充放電速率下,經(jīng)過100次循環(huán),它的可逆比容量仍然能保持在1189.8 mAhg~(-1)。
【關(guān)鍵詞】：一鍋法 固相反應(yīng) 碳基材料 儲(chǔ)鋰(鈉)性能 電化學(xué)電容器
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-22
• 1.1 引言8-9
• 1.2 鋰離子電池9-11
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展9
• 1.2.2 鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理9-10
• 1.2.3 鋰離子電池的應(yīng)用和發(fā)展10-11
• 1.3 超級(jí)電容器11-13
• 1.3.1 超級(jí)電容器的基本概念及其發(fā)展11
• 1.3.2 超級(jí)電容器的基本結(jié)構(gòu)、分類及工作原理11-12
• 1.3.3 超級(jí)電容器的特點(diǎn)及應(yīng)用12-13
• 1.4 固相反應(yīng)13-14
• 1.4.1 低溫固相化學(xué)反應(yīng)法的概況及發(fā)展13
• 1.4.2 低溫固相化學(xué)反應(yīng)法制備納米材料的方法13-14
• 1.5 納米材料14-16
• 1.5.1 納米材料的定義與分類14-15
• 1.5.2 納米材料的制備方法15
• 1.5.3 碳納米材料在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用15-16
• 1.6 本論文的選題依據(jù)及研究意義16-18
• 參考文獻(xiàn)18-22
• 第2章 多孔碳基納米材料的制備及其電化學(xué)性能-以丁二酮肟與醋酸鋅為前驅(qū)體22-37
• 2.1 引言22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分22-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑22-23
• 2.2.2 N摻雜多孔碳納米材料的制備23
• 2.2.3 N-C多孔納米材料的表征23-24
• 2.2.4 電極材料的制備24
• 2.2.5 電池的組裝與電化學(xué)性能測試24-25
• 2.3 結(jié)果與討論25-35
• 2.3.1 一步法制備的N-C多孔納米材料的表征及超級(jí)電容器性能25-30
• 2.3.2 兩步法制備的N-C多孔納米材料的表征及其儲(chǔ)鋰性能30-35
• 2.4 小結(jié)35-36
• 參考文獻(xiàn)36-37
• 第3章 中空多孔碳基納米材料的制備及其儲(chǔ)鋰(鈉)性能-以丁二酮肟與醋酸鎳為前驅(qū)體37-50
• 3.1 引言37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分37-38
• 3.2.1 H-Ni@N-C Network與L-Ni@N-C Network的制備37-38
• 3.2.2 Ni@N-C Network的表征38
• 3.2.3 Ni@N-C Network的電化學(xué)性能測試38
• 3.3 結(jié)果與討論38-46
• 3.3.1 Ni@N-C Network的表征及形成機(jī)制分析38-44
• 3.3.2 Ni@N-C Network的儲(chǔ)鋰性能44-46
• 3.3.3 Ni@N-C Network的儲(chǔ)鈉性能46
• 3.4 小結(jié)46-47
• 參考文獻(xiàn)47-50
• 第4章 中空凹多面體碳基納米材料及其儲(chǔ)鋰性能-以芳香醛、芳香胺及醋酸鈷為前驅(qū)體50-56
• 4.1 引言50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分50-51
• 4.2.1 均勻鑲嵌有金屬Co納米粒子的中空凹多面體碳復(fù)合材料的制備50
• 4.2.2 中空凹多面體Co@N-C復(fù)合材料的表征50
• 4.2.3 電極的制備50-51
• 4.2.4 電池的組裝與超級(jí)性能測試51
• 4.3 結(jié)果與討論51-54
• 4.3.1 中空凹多面體Co@N-C復(fù)合材料的制備51-53
• 4.3.2 中空凹多面體Co@N-C復(fù)合材料的儲(chǔ)鋰性能研究53-54
• 4.4 小結(jié)54-55
• 參考文獻(xiàn)55-56
• 第5章 總結(jié)56-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表及待發(fā)表的的學(xué)術(shù)成果57-58
• 致謝58

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