石墨烯因其獨特的二維納米結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的導(dǎo)電性能及超高比表面積,成為一種潛在的鋰離子電池負(fù)極材料。但眾多研究表明,當(dāng)單一石墨烯用作鋰離子電池負(fù)極材料時,存在首次庫倫效率低、穩(wěn)定嵌鋰容量低等不足。對此,本論文采用水熱法合成了系列石墨烯氣凝膠以有效改善鋰離子在石墨烯表面的擴散或電子遷移狀態(tài),并在此工作基礎(chǔ)上,進(jìn)一步利用TiO2的理論容量,合成了TiO2/石墨氣烯凝膠復(fù)合材料。本工作的創(chuàng)新之處在于：在石墨烯凝膠表面原位生長了尺寸為4-10 nm的納米TiO2,且Ti02納米顆粒能夠在石墨烯表面均勻分散。本論文具體研究了：1)制備工藝對石墨烯氣凝膠的微結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能影響；2)以硫酸氧鈦為鈦源,一步法合成納米TiO2/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料,并研究了不同反應(yīng)條件下TiO2/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特點及電化學(xué)性能。該研究得到如下主要結(jié)果。(1)當(dāng)氧化石墨烯的濃度為2 mg/ml、水熱溫度為180℃、反應(yīng)時間為12 h時,所制石墨烯氣凝膠的比表面積、孔容和平均孔徑分別為128m2/g、0.545 cm3/g、3 nmo(2)當(dāng)氧化石墨烯濃度為2 mg/ml、硫酸氧鈦為120 mg、尿素為60 mg...

【文章來源】： 華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

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【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 石墨烯的研究進(jìn)展
        1.1.1 石墨烯的特性
        1.1.2 石墨烯的制備方法
    1.2 石墨烯氣凝膠的研究進(jìn)展
        1.2.1 石墨烯氣凝膠的制備
        1.2.2 石墨烯氣凝膠的應(yīng)用
    1.3 鋰離子電池的研究進(jìn)展
        1.3.1 鋰離子電池的工作原理
        1.3.2 鋰離子電池正極材料的研究進(jìn)展
        1.3.3 鋰離子電池負(fù)極材料的研究進(jìn)展
        1.3.4 二氧化鈦作鋰離子負(fù)極材料的研究進(jìn)展
    1.4 本課題的提出及研究內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 藥品和試劑
    2.2 儀器和設(shè)備
    2.3 材料的分析表征
        2.3.1 X射線衍射分析
        2.3.2 掃描電鏡和透射電鏡分析
        2.3.3 比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析
        2.3.4 熱重分析
    2.4 電池的組裝
    2.5 材料的電化學(xué)性能測試
        2.5.1 充放電性能分析
        2.5.2 循環(huán)伏安性能分析
        2.5.3 交流阻抗分析
        2.5.4 倍率性能分析
第3章 石墨烯氣凝膠的結(jié)構(gòu)控制及電化學(xué)性能
    3.1 引言
    3.2 石墨烯氣凝膠的制備
        3.2.1 氧化石墨烯的制備
        3.2.2 石墨烯氣凝膠的制備
    3.3 石墨烯氣凝膠的結(jié)構(gòu)控制
        3.3.1 氧化石墨烯濃度的影響
        3.3.2 水熱時間的影響
    3.4 石墨烯氣凝膠的物化性質(zhì)
        3.4.1 XRD分析
        3.4.2 熱重分析
        3.4.3 拉曼光譜分析
        3.4.4 石墨烯氣凝膠孔結(jié)構(gòu)分析
        3.4.5 石墨烯氣凝膠紅外光譜
        3.4.6 石墨烯氣凝膠元素分析
    3.5 石墨烯氣凝膠的電化學(xué)性能
        3.5.1 充放電性能
        3.5.2 循環(huán)伏安性能
        3.5.3 循環(huán)性能
        3.5.4 倍率性能
        3.5.5 交流阻抗性能
    3.6 本章小結(jié)
第4章 二氧化鈦/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)控制及電化學(xué)性能
    4.1 引言
    4.2 二氧化鈦/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料的制備
    4.3 氧化鈦/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)控制
        4.3.1 TiOSO₄用量的影響
        4.3.2 pH值的影響
        4.3.3 水熱時間的影響
    4.4 二氧化鈦/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料的合成機理
    4.5 二氧化鈦/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料的物化性質(zhì)
        4.5.1 XRD分析
        4.5.2 熱重分析
        4.5.3 拉曼光譜分析
        4.5.4 孔結(jié)構(gòu)分析
        4.5.5 二氧化鈦/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料元素分析
    4.6 二氧化鈦/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料電化學(xué)性能
        4.6.1 充放電性能
        4.6.2 循環(huán)性能
        4.6.3 倍率性能
        4.6.4 交流阻抗性能
    4.7 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
作者發(fā)表論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微波輻照液相法合成石墨烯 [J]. 王燦,王艷莉,詹亮,楊光智,楊俊和,喬文明,凌立成.  無機材料學(xué)報. 2012(07)
[2]鋰離子電池正極材料研究的新動向和挑戰(zhàn) [J]. 章福平,紀(jì)勇,李安東,范昊,蔣圓聞,顧諶翟.  化學(xué)通報. 2011(10)
[3]鋰離子電池正極材料Li3V2（PO4）3的研究進(jìn)展 [J]. 翟靜,趙敏壽,沙鷗,王丹丹,張麗.  稀有金屬材料與工程. 2010(07)
[4]TiO2納米管的電化學(xué)性能研究 [J]. 曹彬,徐金威,丁玲紅,張偉風(fēng).  電化學(xué). 2006(04)
[5]納米碳管作為鋰離子電池負(fù)極材料的研究 [J]. 劉春燕,唐致遠(yuǎn),趙秉英.  天津大學(xué)學(xué)報. 2001(01)



本文編號：3544770