【摘要】：21世紀(jì)最重要的關(guān)注點(diǎn)是清潔可靠的能源供應(yīng),這與我們的日常生活、全球環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)健康息息相關(guān)。隨著IT行業(yè)的迅速發(fā)展,實(shí)際應(yīng)用中對(duì)儲(chǔ)能裝置各項(xiàng)指標(biāo)要求不斷提高。隨著移動(dòng)信息設(shè)備的數(shù)量迅速增長(zhǎng),當(dāng)前電池的設(shè)計(jì)能力已逐漸滿(mǎn)足不了實(shí)際應(yīng)用中的需求。在環(huán)境污染和能源危機(jī)日趨嚴(yán)重的今天,開(kāi)發(fā)應(yīng)用新能源變得越來(lái)越重要。然而,大部分自然界可直接提供的清潔能源如太陽(yáng)能,風(fēng)能因其間歇性和不可控的缺點(diǎn),無(wú)法提供穩(wěn)定的能源供給。而當(dāng)前社會(huì)中的電動(dòng)汽車(chē)的普及以及便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的要求更高了,推動(dòng)能源存儲(chǔ)設(shè)備向更高能量密度和功率密度的發(fā)展。而電極作為鋰離子電池的核心部分,電極材料的性能是決定電池性能好壞的關(guān)鍵因素,作為傳統(tǒng)商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料,因?yàn)槠漭^低的理論容量(大約為372 mAh/g),無(wú)法滿(mǎn)足鋰離子電池對(duì)負(fù)極材料的高能量、大功率需求。而過(guò)渡金屬氧(硫)化物納米材料因其儲(chǔ)鋰機(jī)理的特殊性,具有高比容量,以及安全性能高、價(jià)格低廉、自然儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn),是傳統(tǒng)的商業(yè)化鋰離子電池碳負(fù)極材料的理想的替代材料。并且過(guò)渡金屬氧(硫)化物的催化性能也比較優(yōu)異。但是,過(guò)渡金屬氧(硫)化物的塊體材料存在易粉化和低效率等不足。所以,開(kāi)發(fā)面向電化學(xué)儲(chǔ)鋰和催化的納米材料具有重要意義。本文主要研究了銅、鈷、鈦、鋅等過(guò)渡金屬氧(硫)化物Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O、CoFe_2O_4、Ti+Sn體系、ZnCoS的制備及其儲(chǔ)鋰和催化性能。(1)通過(guò)犧牲Cu_2O模板的方法用2D的Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O納米片構(gòu)造成了3D花狀結(jié)構(gòu)。在合成過(guò)程中,立方體盒子的Cu_2O不僅作為模板而且提供了Cu源。Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O的形貌和結(jié)構(gòu)通過(guò)XRD,TEM,SEM展示出來(lái)。Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O獨(dú)特的花簇狀結(jié)構(gòu)具有較高的表面積,有利于電解液對(duì)材料的浸潤(rùn),同時(shí)可縮短鋰離子的遷移路徑。因此,納米花狀Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O具有高容量,穩(wěn)定的循環(huán)性能,尤其是高達(dá)91.3%的初始庫(kù)倫效率,使它成為一類(lèi)有前途的鋰離子電池負(fù)極材料。(2)首次通過(guò)簡(jiǎn)單的溶膠凝膠法合成了介孔八面體CoFe_2O_4作為鋰離子負(fù)極材料。以前的報(bào)道顯示,對(duì)鋰離子電池電極材料來(lái)說(shuō),各向異性的八面體結(jié)構(gòu)擁有很好的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。介孔結(jié)構(gòu)能夠縮短Li+/電子擴(kuò)散傳播路徑,緩沖體積變化,并且增加電解液和活性材料的接觸面積�；诙嗫捉Y(jié)構(gòu),各向異性的八面體結(jié)構(gòu)性能和多組分效應(yīng)的結(jié)合優(yōu)勢(shì),CoFe_2O_4顯示了良好的電化學(xué)鋰存儲(chǔ),具有高容量(在0.1 A/g循環(huán)200圈后992 mAhg-1)和超長(zhǎng)循環(huán)壽命(在5 A/g下循環(huán)3000圈)。更重要的是,在循環(huán)100圈后,我通過(guò)電池拆解技術(shù)確定了八面體CoFe_2O_4的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,這是其具有超長(zhǎng)循環(huán)壽命的原因。(3)通過(guò)合理的設(shè)計(jì)合成了SnO_2和TiO_2鄰接納米晶體材料來(lái)作為先進(jìn)的鋰離子電池負(fù)極材料。因?yàn)門(mén)iO_2沒(méi)有體積變化,所以用來(lái)作為穩(wěn)定擁有大的體積變化的鄰接SnO_2納米粒子的結(jié)構(gòu)框架,因此解決了電極材料易粉碎的缺點(diǎn)提高了電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。SnO_2的理論容量高,確保了復(fù)合負(fù)極材料的高容量�；诮M合優(yōu)勢(shì)選擇和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)合,目前樣品提高了電化學(xué)負(fù)極性能,包括高容量,良好的循環(huán)穩(wěn)定性,尤其是高倍率性能(在1 A/g下循環(huán)超過(guò)500圈,比容量為434 mAh/g),使其成為鋰離子電池高性能負(fù)極材料的有前途的材料。(4)用水熱法合成了ZnCoS實(shí)鏡納米材料作為析氫催化材料和鋰離子電池負(fù)極材料。基于前驅(qū)體ZnS(en)0.5合成具有較多活性位點(diǎn)的ZnCoS實(shí)鏡納米粒子,對(duì)催化析氫具有比較低的起始過(guò)電位和比較高的正極電流,催化效率高,使其成為有前途的催化材料。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TM912

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2265311