金屬有機骨架材料(MOFs)是一種由金屬離子與有機配體構(gòu)成的晶體材料。利用其自帶金屬源和碳源這一特性,炭化處理可得到炭負載金屬基復合材料和多孔炭材料等鋰離子電池負極材料。本論文以錫基有機金屬骨架材料(Sn-MOFs)為原材料,制備了炭負載納米氧化亞錫復合材料(SnO/C)及多孔炭材料;通過引入硫元素和磷元素制備了炭負載硫化亞錫復合材料(SnS/C)和炭負載磷化錫的復合材料(Sn4P3/C)。然后分別考察了他們的形貌和結(jié)構(gòu)特征,以及其作為鋰離子電池負極材料的各項電化學性能。本文首次提出了具有形貌結(jié)構(gòu)可控的多面體Sn-MOFs的合成方法,通過調(diào)控反應過程的溫度得到了立方體和星型八面體兩種規(guī)則形貌的Sn-MOFs,其粒徑分別約為1 μm和2 μm。通過熱解Sn-MOFs得到SnO/C復合材料,其很好的維持了原Sn-MOFs前驅(qū)體的形貌結(jié)構(gòu),SnO以納米棒的形式均勻分布在炭基體中。炭負載結(jié)構(gòu)和SnO自身的納米尺寸都能有效的抑制體積膨脹效應,而炭基體又可提高材料的導電性。所得的SnO/C復合材料在50 mAg-1的電流密度下,循環(huán)100次后比容量能保持有950 mAh g-1。對SnO/C進行酸...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 金屬有機骨架材料
        1.2.1 MOFs簡介
        1.2.2 MOFs制備方法
        1.2.3 MOFs應用
        1.2.4 MOFs在鋰電上的應用
    1.3 錫基材料在鋰離子電池中的應用
        1.3.1 錫基材料的特點及儲鋰機理
        1.3.2 錫基材料的缺陷及改進
    1.4 本課題的選題依據(jù)和內(nèi)容
        1.4.1 選題依據(jù)
        1.4.2 課題主要研究內(nèi)容
第二章 實驗與測試方法
    2.1 研究方案
    2.2 實驗原料
        2.2.1 主要藥品原料
        2.2.2 電池組裝原料
    2.3 實驗器材
        2.3.1 材料制備過程所用器材
        2.3.2 材料測試過程所用器材
    2.4 表征方法
        2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.4.2 透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)
        2.4.3 X射線衍射分析(XRD)
        2.4.4 傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)
        2.4.5 熱重分析(TG)
        2.4.6 比表面積孔徑分布(BET)
        2.4.7 X射線光電子能譜分析(XPS)
        2.4.8 拉曼光譜分析(Raman spectrum)
    2.5 電化學性能測試
        2.5.1 電極片的制備與半電池的組裝
        2.5.2 循環(huán)伏安測試
        2.5.3 恒流充放電測試
        2.5.4 交流阻抗測試
第三章 Sn-MOFs多面體的制備及形貌控制研究
    3.1 引言
    3.2 Sn-MOFs的形貌控制
        3.2.1 溶劑組成對形貌的影響
        3.2.2 前驅(qū)體配比對形貌的影響
        3.2.3 反應溫度對形貌的影響
    3.3 Sn-MOFs的形貌及組成
    3.4 Sn-MOFs的生長機理
    3.5 Sn-MOFs的炭化研究
        3.5.1 炭化溫度對產(chǎn)物組成的影響
        3.5.2 炭化溫度對產(chǎn)物形貌的影響
    3.6 小結(jié)
第四章 SnO/C復合材料和多孔炭材料的制備及其電化學性能
    4.1 前言
    4.2 SnO/C復合材料的制備及其表征
        4.2.1 材料制備
        4.2.2 產(chǎn)物形貌及組成
        4.2.3 產(chǎn)物孔結(jié)構(gòu)研究
        4.2.4 電化學性能研究
    4.3 多孔炭材料的制備及表征
        4.3.1 材料制備
        4.3.2 產(chǎn)物形貌及組成
        4.3.3 產(chǎn)物孔結(jié)構(gòu)研究
        4.3.4 電化學性能研究
    4.4 小結(jié)
第五章 SnS/C和Sn₄P₃/C復合材料的制備及其電化學性能
    5.1 引言
    5.2 SnS/C復合材料的制備及表征
        5.2.1 材料制備
        5.2.2 產(chǎn)物形貌及組成
        5.2.3 產(chǎn)物孔結(jié)構(gòu)研究
        5.2.4 電化學性能研究
    5.3 Sn₄P₃/C負極材料的制備及表征
        5.3.1 材料制備
        5.3.2 產(chǎn)物形貌及組成
        5.3.3 電化學性能研究
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻
致謝
研究成果
作者及導師簡介
附件



本文編號：3736742