本文關(guān)鍵詞： CuS 還原的氧化石墨烯 納米復(fù)合物 鋰離子電池 光催化　出處：《北京理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：日益加劇的環(huán)境與能源危機(jī)激勵(lì)著人們研究更加先進(jìn)的能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化設(shè)備，而這些設(shè)備的性能的優(yōu)劣很大程度上依賴于其材料。硫化銅由于獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化，例如鋰離子電池、光催化、超級(jí)電容器等。 本文在乙二醇與二甲基亞砜的混合溶液體系中，在未引入任何表面活性劑及模板的情況下成功制備出硫化銅納米線束。研究發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物對(duì)最終產(chǎn)物的形貌起著決定性作用。通過(guò)XRD，Raman，SEM，TEM對(duì)制備的CuS納米線束進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌的表征。合成的CuS納米線束作為鋰電池負(fù)極極材料表現(xiàn)出高的放電容量及優(yōu)異的循環(huán)性能，其在0.1C循環(huán)80圈后容量依舊維持在540mA h g-1。這主要是由于一維納米線有序結(jié)構(gòu)提供了更多的反應(yīng)活性位，縮短了電子傳導(dǎo)的距離。 在成功制備CuS納米線束的基礎(chǔ)上通過(guò)引入氧化石墨烯(GO)及控制反應(yīng)參數(shù)，一鍋法成功制備出CuS納米線/還原的氧化石墨烯(CuSNWs/rGO)復(fù)合物。通過(guò)XRD，，Raman，F(xiàn)T-IR，SEM，TEM，XPS一系列表征，證明了在該體系中合成CuS納米線的同時(shí)也將GO還原。得到的CuSNWs/rGO納米復(fù)合物表現(xiàn)出卓越的儲(chǔ)鋰性能、優(yōu)秀的循環(huán)性能以及倍率性能，尤其是大倍率性能。在4C循環(huán)500圈后容量依舊保持在320mA h g-1，并且在0.5C循環(huán)100圈容量保持在620mAh g-1。優(yōu)良的電化學(xué)性能主要是由于：一方面納米復(fù)合物能夠調(diào)節(jié)在脫嵌鋰過(guò)程中巨大的體積變化。另一方面rGO納米片的存在具有優(yōu)良的電子電導(dǎo)率能提供二維導(dǎo)電網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的同時(shí)吸附限制CuS轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的多硫化鋰溶解，從而提高電極的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，CuSNWs/rGO納米復(fù)合物還表現(xiàn)出較好的催化性能。與單純硫化銅納米線相比，其紫外吸收光譜發(fā)生了紅移，對(duì)光激發(fā)的活性變強(qiáng)。在光照下對(duì)亞甲基藍(lán)降解30min后降解率達(dá)到94%，更重要的是該材料在無(wú)光條件下也表現(xiàn)出良好的催化性能。優(yōu)秀的催化性能主要是由于一方面rGO納米片的引入增加了表面積，對(duì)降解物的吸附量增多；另一方面石墨烯的引入提高了電子的傳導(dǎo)，利于電子-空穴的分離，延長(zhǎng)了電子空穴對(duì)的壽命，從而提高催化活性。
[Abstract]:The growing environmental and energy crisis has inspired the study of more advanced energy storage and conversion devices, the performance of which depends largely on their materials. Chemical properties are widely used in energy storage and conversion, such as lithium ion batteries, photocatalysis, supercapacitors and so on. In the mixed solution system of ethylene glycol and dimethyl sulfoxide, Copper sulfide nanowires were successfully prepared without introducing any surfactants and templates. It was found that the intermediate products played a decisive role in the morphology of the final product. The structure and morphology of the nanowires were characterized. The synthesized CuS nanowires showed high discharge capacity and excellent cycling performance as anode materials for lithium batteries. Its capacity remains at 540 Ma h g -1 after 80 cycles at 0.1 C. this is mainly due to the fact that the ordered structure of one-dimensional nanowire provides more reactive sites and shortens the distance of electron conduction. Based on the successful preparation of CuS nanowires, the CuS nanowires / reduced graphene oxide CuSNs / rGOS complexes were successfully prepared by introducing graphene oxide (GOO) and controlling reaction parameters. It is proved that the synthesized CuS nanowires are also reduced to go in this system. The obtained CuSNWs/rGO nanocomposites exhibit excellent lithium storage performance, excellent cycling performance and rate performance. In particular, the performance of large rate. After 4C cycle 500 cycles, the capacity remains at 320mA h g-1, and at 0.5C cycle 100 cycle capacity remains at 620mAh g-1.The excellent electrochemical performance is mainly due to: on the one hand, the nanocomposites can be adjusted in deintercalation. On the other hand, the existence of rGO nanocrystals has excellent electronic conductivity, which can provide two-dimensional conductive network structure while adsorbing to limit the dissolution of lithium polysulfide produced in the process of CuS conversion. In addition, CuSNWs / rGO nanocomposites showed good catalytic performance. Compared with pure copper sulfide nanowires, the UV absorption spectra of CuSNWs / rGO nanocomposites shifted red. The degradation rate of methylene blue reached 94% after 30 min degradation under light. More importantly, the material also showed good catalytic performance under the condition of no light. The excellent catalytic performance was mainly due to one side. The introduction of rGO nanoparticles increases the surface area, On the other hand, the introduction of graphene can improve the electron conduction, facilitate the separation of electron and hole, prolong the lifetime of electron hole pair, and improve the catalytic activity.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912;TQ131.21

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1513547