發(fā)布時間：2017-03-07 01:54

  本文關鍵詞：自組裝合成石墨烯包覆粒徑可控的三氧化二鐵復合材料制備與應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《上海應用技術學院》 2015年

自組裝合成石墨烯包覆粒徑可控的三氧化二鐵復合材料制備與應用研究

陳言偉  

【摘要】：氧化石墨烯因其優(yōu)秀的可修飾性,且其被還原之后具有與石墨烯相近的性質,比如高比表面積,優(yōu)越導電性,熱穩(wěn)定性,高機械性能等,是一種在能源轉換方面非常有應用潛力的物質。相比于石墨烯,氧化石墨烯價格優(yōu)宜,易于制備。以氧化石墨烯作為反應原材料的復合材料已成為研究熱點,廣泛應用于鋰離子電池,超級電容器,光催化,水分解,燃料電池和太陽能電池等研究與應用。在鋰離子電池負極材料中,三氧化二鐵越來越受到關注,因為其超高理論容量(1005mA h g-1),環(huán)境友好,安全,廉價。然而在充放電過程中,三氧化二鐵因其導電性差,體積效應明顯,很大程度上限制了其作為鋰離子電池負極材料的應用。研究發(fā)現(xiàn)將三氧化二鐵制備成中空結構和將三氧化二鐵包覆于導電材料中可以很好的改善其導電性和體積效應,從而可以有交提升電極結構穩(wěn)定性,增強三氧化二鐵電化學性能。在電能存儲器件中,電池因其充放電速率較慢,從而限制了其在大電流充放電或是快速充放電場合的應用。電容器因其能夠快速充放電的獨特性質,在很多場合被廣泛使用。中空的金屬氧化物材料因其獨特的中空結構,有利于電子與離子快速進出電極材料,且能夠改善充放電過程中不可避免的體積效應,減緩多次循環(huán)后容量急劇衰減,有利于維持電極材料結構穩(wěn)定,從而吸引了大量關注與研究。石墨烯基電極材料中以包覆結構最為引人關注。石墨烯包覆的金屬氧化物用作電極材料能夠充分利用金屬氧化物的儲鋰特性,石墨烯的導電性,石墨烯作為結構骨架的機械性能,能夠緩慢充放過程中的體積效應,增強復合材料導電性,從而提高電極材料電化學性能,目前被研究人員認為具有優(yōu)秀應用前景。本課題利用氧化石墨烯的獨特結構與性質,制備出了氧化石墨烯包覆的中空的粒徑可控的三氧化二鐵復合材料GHFs,并測試其鋰離子電池的電化學性能與電容器性能。具體研究結果如下：1.以氧化石墨烯為基底,采用一步水熱法制備出石墨烯包覆的三氧化二鐵,作為電極材料,在100 mA g-1下,用恒定電流充放電,循環(huán)50次后,鋰電容量仍在420 mAh g-1,并且在高電流密度1000 mA g-1下,容量仍高達230 mAh g-1。該材料說明三氧化鐵顆粒間的石墨烯具有提高材料的導電性能作用。2.進一步改善反應條件,通過控制反應原料,反應溶劑,反應條件,制備出顆粒大小均勻,且顆�？梢钥刂品植紡�2000 nm至50 nm,且大于300 nm的顆粒為明顯中空結構。將上述制備所得材料用于鋰離子電池,測試所得結果優(yōu)異,以300 nm大小三氧化二鐵顆粒為例,作為電極材料,在100 mA g-1,循環(huán)50次后,其鋰離子電池性能950 mA h g-1,并且在高電流密度1000 mA g-1下,容量仍高達640 mAh g-1。該材料說明三氧化鐵顆粒大小,中空結構,石墨烯和三氧化二鐵之間的協(xié)同作用,石墨烯包覆結構不僅可以提高材料的傳輸電子速度和脫嵌鋰離子能力,而且可以減緩GHFs的體積效應,從而提高復合材料的鋰離子電池性能。3.將上述制備得到復合材料用于超級電容器測試,以300nm大小三氧化二鐵顆粒為例,在1Ag-1條件下,其容量密度為350Fg-1,循環(huán)500次以后,基容量密度幾乎不變。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：上海應用技術學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ138.11;TB332
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 范學謙;;全球化下低碳物流發(fā)展研究[J];交通信息與安全;2012年02期

2 楊全紅;呂偉;楊永崗;王茂章;;自由態(tài)二維碳原子晶體—單層石墨烯[J];新型炭材料;2008年02期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 謝普;呂晴;王麗娥;于杰;羅筑;黃浩;許國楊;鄧青;秦軍;;石墨烯的制備和改性及其與聚合物復合的研究進展[J];材料導報;2010年S2期

2 吳詩德;宋彥良;李超;王力臻;夏同馳;衛(wèi)應亮;陳榮峰;;石墨烯材料的制備及其在電化學領域的應用[J];材料導報;2011年05期

3 李永鋒;劉燕珍;楊永崗;溫月芳;王茂章;;L-半胱氨酸還原氧化石墨烯的研究[J];材料導報;2011年12期

4 褚穎;劉娟;方慶;蔣利軍;;碳材料石墨烯及在電化學電容器中的應用[J];電池;2009年04期

5 楊全紅;唐致遠;;新型儲能材料——石墨烯的儲能特性及其前景展望[J];電源技術;2009年04期

6 楊斌;門傳玲;曹軍;;石墨烯改性的TCO玻璃的研究[J];大眾科技;2012年04期

7 葛鵬;王化軍;趙晶;解琳;張強;;焙燒溫度對加堿焙燒浸出法制備高純石墨的影響[J];中國粉體技術;2010年02期

8 趙承強;;石墨烯的應用研究及展望[J];廣東化工;2011年12期

9 張煥林;李芳芳;劉柯釗;;石墨烯氣敏性能的研究進展[J];材料導報;2012年S2期

10 馬承愚;毛宇;徐鵬飛;劉建奇;宋新山;;KOH/NaOH活化法辣椒秸稈制備高表面積活性炭與表征[J];功能材料;2013年05期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周中軍;幾種納米分子及小分子體系的非線性光學性質的理論研究[D];吉林大學;2011年

2 陳國祥;GaN納米管和納米帶的結構穩(wěn)定性及其電子性質的第一性原理研究[D];陜西師范大學;2011年

3 謝月娥;石墨烯納米結構電子輸運的調制[D];湘潭大學;2011年

4 王春;納米金剛石、碳納米管、石墨烯性能的第一原理研究[D];吉林大學;2009年

5 劉忠良;碳化硅薄膜的外延生長、結構表征及石墨烯的制備[D];中國科學技術大學;2009年

6 王海艷;鐵磁近鄰作用下二維電子氣體系的自旋相關輸運研究[D];湖南師范大學;2012年

7 張小姣;低維碳基分子器件的電荷輸運機理研究及計算設計[D];湖南大學;2012年

8 呂偉;石墨烯的宏量制備、可控組裝及電化學性能研究[D];天津大學;2012年

9 彭徐袁;超級電容器電極材料制備及性能研究[D];東北大學;2010年

10 李紹晨;堿金屬原子吸附π共軛環(huán)體系的結構與非線性光學性質理論研究[D];吉林大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 倪芳;雙氫氧化物膜修飾電極對電活性物質的直接電分析[D];安徽師范大學;2010年

2 謝聲意;還原石墨烯氧化物的第一性原理研究[D];吉林大學;2011年

3 王寬;石墨烯的室溫簡易制備及其電容性能研究[D];陜西師范大學;2011年

4 吳圣江;新材料的合成、性質及在電分析化學中的應用研究[D];鄭州大學;2011年

5 胡軍平;鋰離子電池負極材料石墨嵌鋰行為的第一性原理研究[D];江西師范大學;2011年

6 李甜;鋰離子電池負極材料石墨烯的制備及其電化學性能研究[D];南昌大學;2011年

7 許基松;碳納米薄膜的場發(fā)射機理研究[D];延邊大學;2011年

8 杜慶來;石墨烯及其復合材料的制備、表征和超電容性能研究[D];南京航空航天大學;2010年

9 游從輝;低溫化學解理石墨烯的改性及電化學性質研究[D];天津大學;2010年

10 薛露平;石墨烯及其納米結構復合物的制備和性能研究[D];南京航空航天大學;2011年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 趙敏;張衛(wèi)國;俞立中;;上海市居民出行方式與城市交通CO_2排放及減排對策[J];環(huán)境科學研究;2009年06期

2 謝水清;黃承鋒;;低碳經濟趨勢下我國物流業(yè)發(fā)展面臨的問題及對策[J];商業(yè)時代;2010年31期

3 李琴;;低碳經濟下物流業(yè)發(fā)展對策研究[J];鐵道運輸與經濟;2010年12期

4 楊全紅;;納米孔“炭”和納米孔“碳”——對碳質多孔材料的幾點思考[J];新型炭材料;2007年04期

5 龔春;;低碳物流開創(chuàng)物流業(yè)新時代[J];中國商貿;2010年23期

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;科學家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列進展[J];高科技與產業(yè)化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開發(fā)出在藍寶石底板上制備石墨烯的技術[J];硅酸鹽通報;2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進展[J];現(xiàn)代物理知識;2009年04期

6 傅強;包信和;;石墨烯的化學研究進展[J];科學通報;2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進展[J];化學進展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];科學觀察;2010年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應用探索[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質量石墨烯及其功能化[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術與應用研究的最新進展[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學與表面工程學術會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實;;樹枝狀結構功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機石墨烯材料:計算與實驗的結合[A];中國化學會第28屆學術年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學修飾及尺寸效應研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚耀;[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張芃捷(實習) 特約記者 李季;[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;[N];計算機世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀愛玲;[N];中國高新技術產業(yè)導報;2011年

9 周科競;[N];北京商報;2011年

10 王小龍;[N];科技日報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應[D];中國科學技術大學;2011年

2 羅大超;化學修飾石墨烯的分離與評價[D];北京化工大學;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復機理的理論研究[D];吉林大學;2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學應用研究[D];清華大學;2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學;2015年

7 姚成立;多級結構石墨烯/無機非金屬復合材料的仿生合成及機理研究[D];安徽大學;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計算研究[D];武漢大學;2014年

10 王義;石墨烯的模板導向制備及在電化學儲能和腫瘤靶向診療方面的應用[D];復旦大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學模擬研究[D];西安電子科技大學;2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結構及其對電化學性能的影響[D];北京化工大學;2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學;2011年

4 蔡宇凱;一種新型結構的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學;2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學效應研究[D];蘇州大學;2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應的研究[D];華南理工大學;2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學;2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學;2012年

9 于金海;石墨烯的非共價功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學;2013年

  本文關鍵詞：自組裝合成石墨烯包覆粒徑可控的三氧化二鐵復合材料制備與應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：248514