【摘要】：摘要：開發(fā)新型的低成本和環(huán)境友好的高能量密度鋰離子電池電極材料已成為研究熱點和重點。金屬硫化物具有理論比容量高、自然界儲量豐富、價廉易得等優(yōu)勢,是一種潛在的鋰離子電池電極材料。本文選擇三種硫化物(硫化鉍(Bi2S3)、銅錫硫(Cu2SnS3)、銅銻硫(CuSbS2))為研究對象,優(yōu)化制備工藝,合理調(diào)控形貌,對其結(jié)構(gòu)進行修飾,研究其在鋰離子電池中的電化學(xué)性能。獲得的主要研究成果和結(jié)論如下： 1)Bi2S3二元硫化物電極材料：以五水硝酸鉍(Bi(NO3)3·5H2O)和硫脲(Tu)為原料,回流法制備了蒲公英狀的硫化鉍(Bi2S3)微球,并采用碳納米管(CNTs)對Bi2S3進行修飾,制備了CNTs@Bi2S3復(fù)合材料,其中CNTs分散或纏繞在Bi2S3微球上。結(jié)果表明,添加CNTs修飾提高了Bi2S3容量及其循環(huán)性能,其首次放電容量達899.1mAh g-1,循環(huán)50次后容量可保持247.9mAh g-1。以Bi(NO3)3·5H2O和L-胱氨酸為原料,一步水熱法制備了紡錘狀Bi2S3顆粒,并采用氧化石墨(GO)對Bi2S3顆粒進行修飾,制備了Bi2S3/RGO復(fù)合材料,其中Bi2S3顆粒均勻分散在RGO片層之間。電化學(xué)性能研究表明,引入石墨烯有助于提高Bi2S3的首次充放電效率、初始容量、循環(huán)性能和倍率性能。其首次放電比容量高達1073.1mAh g-1,循環(huán)50次以后容量保持400.5mAh g-1,同時Bi2S3/RGO復(fù)合材料在1000mA g-1的大電流下放電能夠300mAh g-1的容量,是一種潛在鋰離子電池電極材料。 2) Cu2SnS3三元硫化物電極材料：以氯化亞銅(CuCl)、五水氯化錫(SnCU·5H2O)以及L-胱氨酸為原料,通過乙二胺四乙酸鈉(EDTA-Na2)輔助水熱法制備了多孔銅錫硫Cu2SnS3空心球(P-CTS-HMSs),同時通過添加GO修飾,制備了Cu2SnS3/RGO復(fù)合材料(CTS/RGO),其中CTS均勻鑲嵌在RGO納米片層之間。結(jié)果表明,CTS/RGO復(fù)合材料能夠提高CTS電極材料的首次充放電效率、初始容量、循環(huán)性能和倍率性能。其首次放電容量可到1514.6mAhg-1,循環(huán)100次后的容量為425.6mAh g-1,大電流1000mAg-1下,也依然具有220mAh g-1的比容量,顯示出優(yōu)良儲鋰性能。 3) CuSbS2電極材料：采用了溶劑熱法和熱注射法制備的塊狀銅銻硫(CuSbS2),將其作為活性材料研究了其在鋰離子電池中的應(yīng)用。對于采用溶劑熱法制備的CuSbS2首次放電容量可達877.6mAh g-1,循環(huán)15次以后容量僅有224.9mAh g-1;熱注射法制備的長方體狀CuSbS2,首次放電容量達1090mAhg-1,但50次循環(huán)以后容量僅余85.7mAhg-1,改善CuSbS2循環(huán)性能需要進一步研究。圖53幅,表10個,參考文獻91篇。
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM912
【圖文】：

3.2.1蒲公英球狀Bi2S3微球的回流法制備本章節(jié)液相制備Bi2S3微球的具體方法為回流法，實驗的主要裝置圖如圖3-1所示。首先，0.582§(1.21?11101)五水硝酸秘(8丨(^03)3 5出0)和 0.746 g(約 lOmmol)硫脲（CS(NH2)2)溶解在50 ml的去離子水中，充分攬拌以形成均勾的懸浮液，然后整個混合溶液轉(zhuǎn)移到250 ml的圓底燒瓶中，同時添加5 ml的聚乙二醇(PEG-400),接著在130 °C的溫度下回流2 h，期間對溶液伴隨著均勾的攬拌。反應(yīng)后，在室溫下面自然冷卻，得到的反應(yīng)產(chǎn)物用無水乙醇和去離子水交替洗漆多次，最后在真空干燥箱中60 °C干燥6 h得到最終產(chǎn)物。3.2.2 CNTs@Bi2S3復(fù)合材料的回流法制備對于CNTs@Bi2S3復(fù)合材料的制備，是在3.2.1實驗的基礎(chǔ)上面

酸再次攬拌30min，以形成均句的溶液。將上述溶液添加到60 ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼爸內(nèi)，在180 °C下反應(yīng)12 h。最后反應(yīng)爸在在室溫下面自然冷卻，得到的產(chǎn)物經(jīng)過無水乙醇和超純水交替洗漆多次，然后將產(chǎn)物在60 °C的真空干燥箱中干燥6 h。Bi2S3/RGO復(fù)合材料的制備流程圖示如圖3-2所示。

2 9 (degree)3 (a) Bi2S3, (b) CNTs, (c) CNTs@Bi2S3 復(fù)合材料的 可以看出得到峰與標(biāo)準PDF卡片（JCPDS# 17-03。左右出現(xiàn)了三強峰，這個XRD圖譜對應(yīng)的是正別為a=1.1149 nm，b=1.1304 nm, c=0.3981 nm。

【共引文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 文志剛;金屬氧化物微/納米結(jié)構(gòu)的合成、表征及其在鋰離子電池中的應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2013年

2 鄧崇海;分級結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料的綠色化學(xué)合成及其高效降解有機污染物性能[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

本文編號：2774762