本文關(guān)鍵詞：Co_xS_y及其納米復(fù)合物的制備及在能源儲存與轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： Co_9S_8 石墨烯 納米復(fù)合材料 鋰離子電池 光催化

【摘要】：先進的能源轉(zhuǎn)換和存儲設(shè)備(包括燃料電池、太陽能電池、鋰離子電池和超級電容器)在緩解我們目前面臨的能源與環(huán)境危機方面發(fā)揮重要作用。而ECS設(shè)備的優(yōu)劣很大程度上取決于其所用的材料。最新進展表明,納米過渡金屬硫化物由于具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、機械和熱穩(wěn)定性以及循環(huán)性等特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)而成為有廣泛應(yīng)用前景的高效ECS材料。其中,鈷的硫化物存在不同的化學(xué)計量比,如Co1-xS、CoS2、Co3S4和Co_9S_8等,因此具有豐富的結(jié)構(gòu)化學(xué)屬性和廣泛的用途而備受關(guān)注。本文在不使用模板和表面活性劑的情況下通過溶劑熱法在乙二醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶劑中合成出直徑約為1μm的Co_9S_8空心球。并通過XRD、SEM、EDS、TEM對Co_9S_8空心球進行結(jié)構(gòu)和形貌的表征。通過研究溶劑體積比、鈷鹽種類和比例、硫源的種類和比例以及反應(yīng)時間對Co_9S_8空心球形成的影響,提出了Co_9S_8空心球的生長機理。所制得的Co_9S_8空心球作為鋰離子電池負極電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在0.1 C的電流密度下首次放電容量和充電容量分別高達1050 mAh/g和591mAh/g,循環(huán)75次后,仍保留650 mAh/g的可逆容量。在0.1 C-2 C的電流密度下循環(huán)后仍然保留600 mAh/g的可逆容量,展示出優(yōu)異的循環(huán)性能和高倍率性能。在合成Co_9S_8空心球的基礎(chǔ)上,成功制備出Co_9S_8/rGO納米復(fù)合材料。此復(fù)合材料作為鋰離子電池負極電極材料在0.1C的電流密度下首次放電容量和充電容量分別高達1690 mAh/g和1210 mAh/g,循環(huán)75次后,仍保留1110 mAh/g的可逆容量。在0.1 C-2 C的電流密度下循環(huán)后仍然保留760 mAh/g的可逆容量。此外,用陽離子交換方法制備出表面插片狀的Co3S4/CuS空心球體(~1μm),用回流法制備出CoNi2S4/NiS空心球(~300 nm)。研究發(fā)現(xiàn)Co與Cu或Ni的加料比對相應(yīng)復(fù)合材料的形貌和結(jié)構(gòu)有顯著的影響。最后,研究了Co_9S_8空心球、Co_9S_8/rGO和Co3S4/CuS三種材料的光催化性能。光照90分鐘后,Co3S4/CuS、Co_9S_8/rGO和Co_9S_8的脫色率分別是99.8%、97.3%和85.6%。Co3S4/CuS和Co_9S_8/rGO表現(xiàn)出較Co_9S_8更優(yōu)異的催化性能。
【關(guān)鍵詞】：Co_9S_8 石墨烯 納米復(fù)合材料 鋰離子電池 光催化
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 引言11-12
• 1.2 過渡金屬硫化物的合成方法12-15
• 1.2.1 模板技術(shù)12-13
• 1.2.2 水熱法13
• 1.2.3 溶劑熱法13-14
• 1.2.4 混合溶劑熱14
• 1.2.5 多元硫化物的合成方法14-15
• 1.3 過渡金屬硫化物在ECS中的應(yīng)用15-22
• 1.3.1 鋰離子電池15-18
• 1.3.2 超級電容器18-19
• 1.3.3 燃料電池19
• 1.3.4 太陽能電池19-20
• 1.3.5 電催化水分解20-21
• 1.3.6 光催化21-22
• 1.4 Co_xS_y的研究進展22-26
• 1.4.1 納米Co_xS_y的制備23-24
• 1.4.2 Co_xS_y及其復(fù)合材料在ECS領(lǐng)域的研究進展24-26
• 1.4.3 Co_xS_y及其復(fù)合材料在光催化領(lǐng)域中的研究進展26
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容和選題依據(jù)26-28
• 第2章 實驗部分28-33
• 2.1 實驗原料及試劑28-29
• 2.2 實驗儀器與設(shè)備29
• 2.3 材料的表征29-30
• 2.3.1 X射線粉末衍射儀（XRD）29
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）-能量色散譜儀（EDS）29-30
• 2.3.3 透射電子顯微鏡（TEM）30
• 2.3.4 X-射線光電子能譜儀（XPS）30
• 2.3.5 拉曼光譜儀（Raman）30
• 2.3.6 比表面和孔徑分布分析儀（BET）30
• 2.4 電化學(xué)性能測試30-32
• 2.4.1 電極片的制備30-31
• 2.4.2 扣式電池的組裝31
• 2.4.3 交流阻抗測試（EIS）31
• 2.4.4 循環(huán)伏安測試（CV）31
• 2.4.5 充放電性能測試31-32
• 2.5 光催化性能測試32-33
• 第3章 Co_9S_8納米空心球的合成及電化學(xué)儲鋰性能研究33-51
• 3.1 引言33-34
• 3.2 Co_9S_8納米空心球的制備34
• 3.3 結(jié)果與結(jié)論34-50
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌的表征34-37
• 3.3.2 反應(yīng)條件對產(chǎn)物形貌的影響37-41
• 3.3.3 形成機理41-44
• 3.3.4 電化學(xué)性能表征44-50
• 3.4 小結(jié)50-51
• 第4章 Co_9S_8/石墨烯納米復(fù)合材料的合成及儲鋰性能研究51-60
• 4.1 引言51-52
• 4.2 Co_9S_8/rGO納米復(fù)合材料的制備52-53
• 4.2.1 氧化石墨烯的制備52
• 4.2.2 Co_9S_8/rGO納米復(fù)合材料的制備52-53
• 4.3 結(jié)果與討論53-59
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌的表征53-56
• 4.3.2 電化學(xué)性能表征56-59
• 4.4 小結(jié)59-60
• 第5章 Co_9S_8空心球復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究60-70
• 5.1 引言60-61
• 5.2 Co-Cu-S復(fù)合材料的制備61
• 5.3 Co-Ni-S復(fù)合材料的制備61-62
• 5.4 結(jié)果與討論62-69
• 5.4.1 Co-Cu-S復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與形貌表征62-64
• 5.4.2 原料比對Co-Cu-S復(fù)合材料形貌和結(jié)構(gòu)的影響64-65
• 5.4.3 原料比對Co-Ni-S復(fù)合材料形貌和結(jié)構(gòu)的影響65-67
• 5.4.4 光催化性能表征67-69
• 5.5 小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單87-88
• 致謝88

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1 陳金妹;談萍;賈文鵬;趙培;李亞寧;;金屬空心球的研究進展[J];熱加工工藝;2012年18期

2 賀軍輝;陳洪敏;張林;;無機微/納空心球[J];化學(xué)進展;2007年10期

3 陳興田;周國永;鄧志勇;;無機微/納空心球材料的制備及應(yīng)用進展[J];廣州化工;2010年09期

4 宋宏偉;李翔龍;張楚;;火花放電制備微納空心球粉的工藝研究及分析[J];現(xiàn)代制造工程;2011年11期

5 ;國外科技消息[J];科技簡報;1972年01期

6 吳鶴翔;劉穎;祝瑛;;軟硬交錯金屬空心球泡沫動力學(xué)性能研究[J];工程力學(xué);2014年07期

7 吳鶴翔;劉穎;張新春;楊帥;;點陣結(jié)構(gòu)對具有密度梯度的三維空心球泡沫沖擊性能的影響[J];工程力學(xué);2011年12期

8 馮質(zhì)壯;劉琴;董海玲;王紀元;李文智;;二氧化硅空心球的制備及研究[J];精細與專用化學(xué)品;2012年02期

9 王衡;鄒友德;劉文君;范紹林;;“復(fù)合焊”方法在網(wǎng)架空心球上的應(yīng)用[J];焊接技術(shù);1993年03期

10 王少恒;楊震琦;管公順;龐寶君;陳海波;;空心球/鋁合金復(fù)合材料動態(tài)壓縮性能與損傷破碎特性[J];高壓物理學(xué)報;2013年03期

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1 羅媛媛;段國韜;李廣海;;硫化鋅空心球的拉曼和熒光特性[A];2007年全國博士生學(xué)術(shù)論壇（材料科學(xué)與工程學(xué)科）論文集[C];2007年

2 胡彥杰;李春忠;顧峰;劉杰;;多重射流燃燒反應(yīng)制備鈦摻雜氧化鋁空心球及其機理研究[A];第八屆全國顆粒制備與處理學(xué)術(shù)和應(yīng)用研討會論文集[C];2007年

3 吳鶴翔;劉穎;;軟硬交錯金屬空心球泡沫動力學(xué)性能的研究[A];第五屆全國計算爆炸力學(xué)會議論文摘要[C];2012年

4 譚強;王兵;陳東;鄭義;肖翔;張寧;張棟;;氧化鋯空心球粉中試生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)研究[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

5 喬聚甫;趙明;;大型焊接空心球的制作與應(yīng)用[A];第十屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

6 甘治平;官建國;;軟模法制備無機空心球[A];2007高技術(shù)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會暨《材料導(dǎo)報》編委會年會論文集[C];2007年

7 甘治平;官建國;;軟模法制備無機空心球[A];《硅酸鹽學(xué)報》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

8 詹茂盛;王瑛;田立云;;聚丙烯/硅-鋁空心球增強材料的力學(xué)性能[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

9 程勛亮;胡鳴;劉紫薇;曾毅;張青紅;姜繼森;;液/液界面協(xié)助水熱法制備十二面體組裝成的榴蓮狀α-Fe_2O_3空心球[A];中國化學(xué)會第十三屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2011年

10 劉沖;;受拉焊接空心球節(jié)點的幾個問題[A];第二屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)交流會論文集（第二卷）[C];1984年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 文非;陶瓷聚空心球生產(chǎn)規(guī)模化[N];中國化工報;2014年

2 記者 徐瑞哲;比細菌還小的“膠囊”在滬誕生[N];解放日報;2007年

3 宗信;金屬納米空心球催化劑研究獲突破[N];中國化工報;2004年

4 記者 任琳娟　通訊員 李治梅;五項目達國際水平[N];邯鄲日報;2011年

5 記者 郭偉;邯鄲陶瓷新材料領(lǐng)域連獲5成果[N];河北日報;2011年

6 山東日照市新營小學(xué) 苗壯;興趣是最好的老師[N];中國體育報;2004年

7 記者　許琦敏;水中模板巧套納米多層球[N];文匯報;2007年

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1 杜鵬程;多功能聚合物空心球的制備及其在藥物控制釋放中的應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

2 任浩;多殼層TiO_2空心球的制備及其鋰離子電池性能研究[D];北京科技大學(xué);2015年

3 余為;金屬空心球材料組元力學(xué)性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];燕山大學(xué);2011年

4 張幼維;生物相容及環(huán)境響應(yīng)親水性膠束和空心球的制備、表征和初步應(yīng)用研究[D];復(fù)旦大學(xué);2005年

5 王憲;二氧化硅核殼結(jié)構(gòu)及無機氧化物空心球的構(gòu)筑[D];華南理工大學(xué);2010年

6 喬菁;粉煤灰空心球/聚脲復(fù)合材料粘彈性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

7 劉伯洋;空心微納米碳材料的低溫合成與表征[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

8 劉純;無機納米空心球可控制備及其環(huán)境保護方面的應(yīng)用研究[D];江蘇大學(xué);2012年

9 張海礁;炭及氧化物空心球材料的RF模板法制備及其結(jié)構(gòu)與性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 甘治平;單分散鋇鐵氧體亞微空心球的制備研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

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1 肖慕;ZnO基納米空心球的制備及性質(zhì)研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 曾祥云;高效光催化金屬氧化物空心球的制備及其性能研究[D];蘭州大學(xué);2015年

3 劉超;金屬氧化物中空球的構(gòu)建及機理的研究[D];大連交通大學(xué);2015年

4 徐暉;鈦、鉻氧化物納米結(jié)構(gòu)的水熱合成及性能研究[D];西南科技大學(xué);2015年

5 蔡海濤;二氧化錫空心球材料的制備及其氣敏特性研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 劉國平;金屬空心球泡l寤魈匭雜攵嗄勘曖嘔痆D];大連理工大學(xué);2015年

7 張發(fā)謙;介孔SiO_2空心球合成化學(xué)的研究及其在藥物裝載中的應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

8 馮世超;納米光催化材料的制備及其可見光條件下光催化還原二氧化碳性能研究[D];南京大學(xué);2015年

9 陳立新;氧化鋅空心球和納米纖維的制備[D];上海交通大學(xué);2015年

10 孫剛;以三聚氰胺—甲醛微球為模板制備稀土氧化物空心球的研究[D];武漢工程大學(xué);2015年

，

本文編號：819560