本文關(guān)鍵詞：過渡金屬氧化物電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：配位聚合物材料(又可稱為金屬有機(jī)骨架材料)因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)引起研究者普遍關(guān)注且被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域,比如氣體存儲和分離、催化和藥物傳輸?shù)�。本文針對過渡金屬氧化物電極材料存在的問題,采用了不同的配位聚合物作為前驅(qū)體,通過固相熱解制備出過渡金屬氧化物,并表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,為過渡金屬氧化物電極材料的性能改善提供了有益的理論和實(shí)踐指導(dǎo)。具體研究內(nèi)容如下:(1)首先以異煙酸和4,4-聯(lián)吡啶為配體,氯化鈷為金屬鹽,采用溶劑熱法合成了鈷基配位聚合物晶體。其次,以其為前驅(qū)體,通過兩步固相熱解制備了四氧化三鈷納米粒子。電化學(xué)性能測試結(jié)果表明,在0.1 C(1 C=890 mA·g~(-1))倍率下,四氧化三鈷納米粒子首次嵌鋰容量為1451.5 mAh·g~(-1),脫鋰容量為963 mAh·g~(-1),充放電100圈后仍有540.4 mAh·g~(-1)的可逆容量保持,表現(xiàn)出較高的比容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。(2)以1,3,5-均苯三甲酸為配體,合成MOF(Fe/Co)樣品,以其為前驅(qū)體,一步固相熱解制備了Fe2O3/Co3O4復(fù)合納米材料。SEM和TEM的表征表明,電極材料具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的納米粒子,電化學(xué)測試結(jié)果表明,500℃制備出的電極材料電化學(xué)性能最好,在100 mA·g~(-1)電流密度下首次充放電比容量分別為1029.5 mAh·g~(-1)、1427.9 mAh·g~(-1)。循環(huán)100圈后仍有267.6mAh·g~(-1)的可逆容量保持,表現(xiàn)出較高的比容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。(3)以對苯二甲酸為配體,六水合氯化鎳為鎳源,采用水熱法合成鎳基配體聚合物晶體。以其為前驅(qū)體,通過一步固相熱解制備了介孔氧化鎳納米片。利用XRD、SEM、TEM和BET等表征手段對前驅(qū)體及氧化鎳進(jìn)行了表征,通過SEM、TEM的表征可以看出,氧化鎳呈現(xiàn)片狀且許多介孔結(jié)構(gòu),BET測得比表面積高達(dá)153.376 m2·g~(-1),電化學(xué)性能測試結(jié)果表明,在0.1 C(1 C=718 mA·g~(-1))倍率下,介孔氧化鎳納米片首次放電比容量高達(dá)1597.2 mAh·g~(-1),循環(huán)30圈后仍有164.6 mAh·g~(-1)的可逆容量保持,表現(xiàn)出較高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 溶劑熱 配位聚合物 固相熱解 四氧化三鈷 氧化鎳
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O641.4;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 鋰離子電池概述12-14
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展史12-13
• 1.2.2 鋰離子電池的構(gòu)造與工作原理13-14
• 1.3 鋰離子電池的特點(diǎn)14-15
• 1.4 鋰離子電池正極材料15-16
• 1.5 電解液16
• 1.6 隔膜16
• 1.7 鋰離子電池負(fù)極材料16-19
• 1.7.1 鋰離子電池負(fù)極材料的特性16-17
• 1.7.2 負(fù)極材料的分類17-19
• 1.7.2.1 碳基材料17-18
• 1.7.2.2 合金類負(fù)極材料18
• 1.7.2.3 過渡金屬氧化物負(fù)極材料18-19
• 1.7.2.4 含鋰過渡金屬氮化物19
• 1.8 配位聚合物在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用19-22
• 1.8.1 配位聚合物的概述及研究進(jìn)展19-21
• 1.8.2 以配位聚合物為前驅(qū)體制備過渡金屬氧化物研究進(jìn)展21-22
• 1.9 本課題研究的意義及主要內(nèi)容22-24
• 第二章 原材料與測試方法24-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與實(shí)驗(yàn)儀器24-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品24
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器24-25
• 2.2 測試儀器25
• 2.3 材料表征方法25-27
• 2.3.1 X-射線粉末衍射(XRD)25-26
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)26
• 2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)26
• 2.3.4 熱重分析法(TG)26
• 2.3.5 比表面積分析(BET)和孔徑分析26
• 2.3.6 X-射線光電子能譜(XPS)26-27
• 2.4 材料電化學(xué)性能測試27-28
• 2.4.1 扣式電池的組裝27
• 2.4.2 恒流充放電測試27-28
• 第三章 Co_3O_4 納米粒子的配位聚合物固相熱解制備及電化學(xué)性能研究28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分28-29
• 3.2.1 鈷基配位聚合物的制備28-29
• 3.2.2 Co_3O_4 納米粒子的制備29
• 3.3 結(jié)果與討論29-37
• 3.3.1 鈷基配位聚合物的物性表征29-30
• 3.3.2 Co_3O_4 納米粒子的物性表征30-34
• 3.3.3 Co_3O_4 納米粒子的電化學(xué)測試與分析34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 Co_3O_4 /Fe2O3復(fù)合氧化物的配位聚合物熱解制備及其儲鋰性能38-48
• 4.1 引言38-39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分39
• 4.2.1 MOF (Fe/Co)的制備39
• 4.2.2 Co_3O_4 /Fe2O3復(fù)合氧化物納米粒子的制備39
• 4.3 結(jié)果與討論39-46
• 4.3.1 MOF(Fe/Co)的物性表征39-40
• 4.3.2 Co_3O_4 /Fe2O3納米粒子的物性表征40-44
• 4.3.3 Co_3O_4 /Fe2O3納米粒子的電化學(xué)測試與分析44-46
• 4.3.3.1 探討溫度對Co_3O_4 /Fe2O3的電化學(xué)性能影響44-45
• 4.3.3.2 Co_3O_4 /Fe2O3(500 ℃)納米粒子的電化學(xué)表征45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-48
• 第五章 介孔NiO納米片的配位熱解制備及儲鋰性能48-56
• 5.1 引言48-49
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分49
• 5.2.1 Ni-BDC晶體的制備49
• 5.2.2 介孔NiO納米片的制備49
• 5.3 結(jié)果與討論49-55
• 5.3.1 Ni-BDC的物性表征49-50
• 5.3.2 NiO納米片的物性表征50-53
• 5.3.3 介孔NiO納米片的電化學(xué)測試與分析53-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 總結(jié)56
• 6.2 展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-67
• 致謝67-68
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：過渡金屬氧化物電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：457319