本文關(guān)鍵詞：基于過渡金屬復(fù)合硫化物的制備及其電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：近年來,對(duì)無機(jī)納米材料的電化學(xué)性能及其應(yīng)用的研究已經(jīng)成為當(dāng)今化學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn),過渡金屬硫化物由于其組成結(jié)構(gòu)多元,自然儲(chǔ)量豐富,電學(xué)性質(zhì)顯著且合成工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)更是受到研究者的青睞。過渡金屬復(fù)合硫化物因其獨(dú)特的電化學(xué)性質(zhì),在不同的領(lǐng)域都得到了運(yùn)用。本論文首先概括性的介紹了過渡金屬硫化物的制備方法,隨后研究了銅鎘錫硫、銅鈷硫等這些過渡金屬復(fù)合硫化物的電學(xué)及其他性質(zhì),結(jié)果顯示它們的電學(xué)性能優(yōu)異�；诖�,研究了這些復(fù)合金屬硫化物作為光伏材料、鋰離子電池負(fù)極材料的潛在價(jià)值。本論文的主要研究?jī)?nèi)容:1.噴霧熱解法沉積四元復(fù)合金屬硫化物銅鋅錫硫薄膜及水熱合成法制備三元復(fù)合金屬硫化物銅鈷硫納米材料使用化學(xué)噴霧熱解技術(shù),成功地沉積了銅鎘錫硫(Cu_2CdSnS_4)半導(dǎo)體薄膜,用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、能量色散X射線光譜儀(EDX)、紫外分光光度計(jì)(UV-Vis)分別對(duì)銅鎘錫硫半導(dǎo)體薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)及電學(xué)性質(zhì)以及光電響應(yīng)等進(jìn)行了表征測(cè)試。運(yùn)用水熱反應(yīng)成功地制備了直徑為20-50 nm的銅鈷硫(CuCo_2S_4)納米顆粒和銅鈷硫(CuCo_2S_4)納米帶及還原石墨烯的復(fù)合物(CuCo_2S_4/RGO),用XRD和拉曼光譜來表征了CuCo_2S_4系列復(fù)合硫化物的結(jié)構(gòu),用SEM和TEM表征了銅鈷硫納米顆粒及納米帶與還原石墨烯復(fù)合物的形貌。2.基于銅鋅錫硫薄膜和銅鈷硫納米顆粒以及銅鈷硫納米帶復(fù)合石墨烯化合物的電學(xué)性質(zhì)研究銅鎘錫硫薄膜不僅具有1.38-1.49 eV的直接光學(xué)帶隙,而且其光響應(yīng)電流是無光時(shí)的十多倍。對(duì)(CuCo_2S_4)的電學(xué)性能研究表明,由于銅離子和鈷離子的協(xié)同效應(yīng),使得銅鈷硫(CuCo_2S_4)納米顆粒結(jié)合了銅離子和鈷離子兩者的電學(xué)特性而比單一粒子的電學(xué)性能要優(yōu)異。對(duì)于CuCo_2S_4/RGO的電學(xué)研究得出,CuCo_2S_4與RGO復(fù)合后,金屬硫化物和石墨化碳材料之間的協(xié)同效應(yīng)可以大大改善材料的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和循環(huán)穩(wěn)定性,減緩聚硫化物溶解的和改善尖晶石過渡金屬Cu和Co基硫化物在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生的體積變化。3.銅鋅錫硫薄膜和銅鈷硫納米顆粒以及銅鈷硫納米帶復(fù)合石墨烯化合物的電學(xué)性質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用基于(Cu_2CdSnS_4)這一四相復(fù)合硫化物半導(dǎo)體薄膜具有1.38-1.49 eV的直接光學(xué)帶隙,且其光響應(yīng)電流是無光時(shí)的十多倍這樣的光電學(xué)特性,可將其應(yīng)用于光伏能源材料中。三元的金屬硫化物由于其在改善體積膨脹和材料導(dǎo)電性方面具有優(yōu)異的潛質(zhì),已經(jīng)在傳感器、電容器、鋰離子電池等多個(gè)領(lǐng)域得到了運(yùn)用;基于三元復(fù)合金屬硫化物優(yōu)異的電學(xué)特性,本實(shí)驗(yàn)將制備得到的復(fù)合金屬硫化物銅鈷硫(CuCo_2S_4)作為一種鋰離子電池的負(fù)極材料來研究,由于銅離子和鈷離子之間的協(xié)同效應(yīng)使得材料具有很高的比容量,優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和良好的倍率性。對(duì)于CuCo_2S_4/RGO的復(fù)合物,石墨烯不僅可以扮演著導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的作用,而且作為一個(gè)緩沖銅鈷硫納米帶發(fā)生體積膨脹的緩沖層而存在。同樣,將CuCo_2S_4/RGO作為鋰離子電池的負(fù)極材料來研究其電學(xué)性能的應(yīng)用價(jià)值,結(jié)果表明合成的銅鈷硫納米帶及還原石墨烯復(fù)合物具有比單獨(dú)的花狀的銅鈷硫納米帶更加優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 過渡金屬復(fù)合硫化物 電學(xué)性質(zhì) 應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ125.18
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 過渡金屬硫化物應(yīng)用于能源材料時(shí)的電學(xué)性能9-10
• 1.3 過渡金屬復(fù)合硫化物的特性10-11
• 1.4 本文的選題思想及主要研究?jī)?nèi)容11-13
• 第二章 過渡金屬復(fù)合硫化物的制備及結(jié)構(gòu)特征13-26
• 2.1 引言13
• 2.2 過渡金屬復(fù)合硫化物Cu_2CdSnS_4 (CCTS)薄膜合成的制備及表征13-18
• 2.3 過渡金屬復(fù)合硫化物CuCo_2S_4納米顆粒的制備及表征18-21
• 2.4 花狀納米帶CuCo_2S_4/RGO復(fù)合物的制備及表征21-25
• 2.5 結(jié)論25-26
• 第三章 過渡金屬復(fù)合硫化物的電學(xué)性質(zhì)26-32
• 3.1 引言26
• 3.2 復(fù)合硫化物Cu_2CdSnS_4 (CCTS)薄膜的光電學(xué)性質(zhì)26-28
• 3.3 復(fù)合硫化物CuCo_2S_4納米材料的電學(xué)性質(zhì)28-30
• 3.4 硫化物納米帶CuCo_2S_4/RGO復(fù)合物的電學(xué)性質(zhì)30-31
• 3.5 結(jié)論31-32
• 第四章 過渡金屬復(fù)合硫化物電學(xué)性質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用32-38
• 4.1 引言32
• 4.2 復(fù)合硫化物Cu_2CdSnS_4 (CCTS)薄膜在太陽能電池中的應(yīng)用前景32
• 4.3 復(fù)合硫化物CuCo_2S_4納米顆粒在鋰離子電池中的應(yīng)用32-34
• 4.4 硫化物CuCo_2S_4納米花和石墨烯的復(fù)合物在鋰離子電池中的應(yīng)用34-37
• 4.5 結(jié)論37-38
• 參考文獻(xiàn)38-46
• 作者部分相關(guān)論文題錄46-47
• 致謝47

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本文編號(hào)：901911