【摘要】：隨著能源資源的消耗與環(huán)境污染問題的加劇,鋰離子電池成為當(dāng)今研究熱點。金屬有機框架材料是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的新型晶體材料,具有大比表面積、大孔隙率、良好穩(wěn)定性等特點,基于這些特點使其在儲能、催化及傳感等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用。本論文以ZIF-8為研究對象,優(yōu)化合成了十二面體和立方體結(jié)構(gòu)的ZIF-8前驅(qū)體,探討了煅燒溫度以及石墨烯引入對其電化學(xué)性能的影響,并對其儲鋰機制進行探討,得到如下結(jié)論:(1)優(yōu)化合成了十二面體和立方體結(jié)構(gòu)的ZIF-8。十二面體ZIF-8基碳材料的電化學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于立方體結(jié)構(gòu)ZIF-8基碳材料。在2000 mA g-1大電流充放電時,十二面體ZIF-8基碳材料放電比容量為250 mAh g-1,是同樣放電制度下立方體ZIF-8基碳材料放電比容量的2倍。經(jīng)100次100 mAg·1下充放電循環(huán),十二面體ZIF-8基碳材料的放電比容量(423 mAhg-1)和容量保持率(99.6%)均高于立方體ZIF-8基碳材料。(2)調(diào)控煅燒溫度合成了三種ZIF-8基碳材料,分別記為N-C-800、N-C-950和N-C-1100樣品,對比發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)特殊的向內(nèi)收縮的凹面十二面體結(jié)構(gòu),且摻雜氮以吡咯氮為主的N-C-950樣品具有最優(yōu)的電化學(xué)性能,在500 mA g-1電流密度下,放電比容量可達(dá)921 mAhg-1,在2000mAg-1電流密度下循環(huán)200次后放電比容量為578mAhg-1,容量保持率為98.5%。原位TEM分析結(jié)果表明N-C-950樣品的凹面結(jié)構(gòu)在提升電化學(xué)性能方面起關(guān)鍵的作用。在凹面處,含有更多的氮,缺陷程度更大,能量存儲位點變多,有利于鋰離子更好的傳輸。(3)引入200 mg氧化石墨烯GO合成的樣品,煅燒前、后均呈現(xiàn)大小均一的十二面體顆粒均勻分布在二維石墨烯片上的結(jié)構(gòu)。氮摻雜碳/還原氧化石墨烯復(fù)合材料C-N/rGO(200mg)樣品在100 mA g-1電流密度下放電比容量為1010 mAh g-1;在2000mAg-1大電流充放電時,放電比容量能夠達(dá)到441mAhg-1,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氮摻雜碳(C-N)材料做負(fù)極時的電化學(xué)性能。這歸因于C-N/rGO(200mg)復(fù)合材料中石墨烯片與十二面體結(jié)構(gòu)ZIF-8基碳顆粒共同構(gòu)建的三明治特殊結(jié)構(gòu)。
【圖文】：

對組裝好的半電池進行不同電流密度的充放電測試。逡逑半電池組裝順序分別為負(fù)極殼、鋰片、電解液、隔膜、電解液、實驗極片、逡逑墊片、彈片、正極殼。裝配制備流程如圖２－２所示，制備方法如下：逡逑１３逡逑

￣｜邋溶劑逡逑烘干、沖片逡逑圖２－１電極片制備示意圖逡逑Ｆｉｇ邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｐｒｅｐａｒｉｎｇ邋ｏｆ邋ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ逡逑２．３．２半電池裝置的組裝順序逡逑半電池組裝之前，選取的負(fù)極殼、隔膜、墊片、彈片、正極殼在１００％真空中逡逑干燥２４ｈ，選擇鋰片做對電極，，電解液為１邋ｍｏｌｌ／１六氟磷酸鋰（ＬｉＰＦ６）的碳酸二逡逑甲酯（ＤＭＣ）／碳酸甲乙酯（ＥＭＣ）／碳酸乙烯酯（ＥＣ），其中ＤＭＣ、ＥＭＣ、ＥＣ體積逡逑比為１：１：１。逡逑為了更好的測量Ｃ電極材料的電化學(xué)性能，將活性材料做成電極片后，在充逡逑滿Ａｒ氣氛中的手套箱里組裝成半電池，利用藍(lán)電ＬＡＮＤ邋ＣＴ２００１Ａ電池測試系統(tǒng)逡逑對組裝好的半電池進行不同電流密度的充放電測試。逡逑半電池組裝順序分別為負(fù)極殼、鋰片、電解液、隔膜、電解液、實驗極片、逡逑墊片、彈片、正極殼。裝配制備流程如圖２－２所示，制備方法如下：逡逑１３逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ127.11

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 盧慧宮;吳一楠;李舒;顧逸凡;李風(fēng)亭;張冰如;;鐵摻雜沸石咪唑酯基金屬有機框架材料ZIF-8及其熱處理產(chǎn)物對洛克沙胂的吸附研究[J];山東化工;2016年02期

2 段素霞;代娟;雷建都;易佳;劉靜;何靜;王璐瑩;;集成原位生長和界面聚合法制備聚酰胺/ZIF-8反滲透膜[J];離子交換與吸附;2016年03期

3 許麗紅;趙東宇;李陽;郭林;;ZIF-8對向列相液晶電-光性能的提升（英文）[J];物理化學(xué)學(xué)報;2016年09期

4 張雄福;張光才;劉海鷗;邱介山;;微反應(yīng)器內(nèi)氧化鋅誘導(dǎo)的ZIF-8膜制備及其催化性能[J];中國科技論文;2016年18期

5 張春芳;董亮亮;白云翔;顧瑾;孫余憑;;ZIF-8填充聚硅氧烷膜的制備及滲透汽化分離水中正丁醇[J];膜科學(xué)與技術(shù);2013年04期

6 李丹;江暉;廖天宇;李廣鵬;耿文華;;乙二胺改性ZIF-8的制備及其水體中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附研究[J];化工新型材料;2017年05期

7 厲曉蕾;陶碩;李科達(dá);王亞松;王蘋;田志堅;;低共熔溶劑中原位合成ZIF-8膜及其氣體分離性能[J];物理化學(xué)學(xué)報;2016年06期

8 吳寬;馬先成;;M/ZIF-8納米復(fù)合物的制備及其CO_2的吸附性能[J];廣州化工;2018年08期

9 鄒水興;;微波輔助加熱法碳化不同粒徑ZIF-8制備多孔碳材料[J];江西化工;2018年06期

10 袁曉萱;張敬波;韓海娟;張志新;;鋅電極氧化法制備ZIF-8[J];唐山師范學(xué)院學(xué)報;2018年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王小實;曹昌燕;宋衛(wèi)國;;鈀@ZIF-8納米反應(yīng)器的構(gòu)筑及其液相擇形催化性能研究[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第三十七分會：納米催化[C];2016年

2 孟巖;郭萌;郝琳;劉杏立;臧曉歡;王春;吳秋華;王志;;ZIF-8派生的多孔碳固相萃取-高效液相色譜測定氨基甲酸酯[A];中國化學(xué)會第十一屆全國生物醫(yī)藥色譜及相關(guān)技術(shù)學(xué)術(shù)交流會（材料分析與其它分會）論文摘要集[C];2016年

3 馮吉飛;楊雪;李偉金;高水英;曹榮;;在咪唑基功能化的襯底上誘導(dǎo)ZIF-8薄膜的生長[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第六分會：金屬有機框架化學(xué)[C];2016年

4 劉聰;李明昱;張娜;齊舵;那輝;;聚苯并咪唑/ZIF-8復(fù)合膜用于高溫質(zhì)子交換膜燃料電池[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集——主題L：高性能樹脂[C];2013年

5 刁紅敏;任素貞;;沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料ZIF-8合成及穩(wěn)定性研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

6 李雁博;;ZIF-8在納米復(fù)合膜中的應(yīng)用[A];第二屆湖北省化學(xué)化工青年科學(xué)家論壇摘要集[C];2016年

7 孔令寅;劉亞光;李紹輝;劉海鷗;張雄福;;大孔碳管支撐ZIF-8膜的制備研究[A];第十七屆全國分子篩學(xué)術(shù)大會會議論文集[C];2013年

8 張林;張清生;殷飛;王海燕;崔群;;類沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料ZIF-8制備與吸附性能研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第27分會：多孔功能材料[C];2014年

9 年夫宇;李冬瑤;陳涓涓;薛金萍;;ZIF-8@Pc的制備及光動力活性研究[A];中國化學(xué)會第四屆卟啉與酞菁學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2017年

10 賈曉千;王世華;范煜;;羧基原位功能化ZIF-8高分散鈀納米顆粒催化劑的制備及其在二烯烴選擇性加氫反應(yīng)中的應(yīng)用[A];第18屆全國分子篩學(xué)術(shù)大會論文集（下）[C];2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 孔令寅;不同多孔載體上金屬有機骨架ZIF-8膜的設(shè)計制備與滲透性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 張光才;微反應(yīng)器內(nèi)沸石與ZIF-8膜的制備及其催化Knoevenagel縮合反應(yīng)性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 張通;ZIF-8包覆的核—殼結(jié)構(gòu)材料的合成及其應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2015年

4 劉亞光;ZnO誘導(dǎo)的ZIF-8膜制備及其滲透性能研究[D];大連理工大學(xué);2014年

5 江璐;咪唑酯金屬—有機骨架材料ZIF-8吸附金屬離子的研究[D];北京化工大學(xué);2016年

6 潘勇;ZIF-8和ZIF-67的規(guī)�；铣杉霸跉�/液混合物分離中的應(yīng)用[D];中國石油大學(xué)(北京);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉歡;ZIF-8基碳材料的制備及其儲鋰性能的研究[D];北京交通大學(xué);2018年

2 顧兵;沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料（ZIF-8）對染料廢水中剛果紅的吸附效果和特征分析研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 農(nóng)潔靜;過渡金屬氯化物及4A@ZIF-8核殼材料催化合成碳酸二烷基酯[D];昆明理工大學(xué);2016年

4 莫倩倩;基于膜滲透輔助晶種法在PVDF膜表面構(gòu)筑ZIF-8的研究[D];廣西師范大學(xué);2015年

5 郭方方;ZIF-8吸附性能的研究[D];北京化工大學(xué);2015年

6 李耀;金屬有機骨架材料ZIF-8的制備及吸附性能研究[D];北京交通大學(xué);2015年

7 何柳;ZIF-8模板法合成納米粒子及其性能研究[D];東北師范大學(xué);2015年

8 張展君;ZIF-8改性聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亞胺復(fù)合膜的制備及其氣體分離性能研究[D];北京化工大學(xué);2016年

9 劉明明;基于類沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8的催化性能研究[D];太原理工大學(xué);2014年

10 張U

本文編號：2657845