鉍（Bismuth,Bi）位于元素周期表中V族（氮族）,是一種后過渡金屬元素,結(jié)構(gòu)為層狀,類似于同系的砷和銻。近年來,鉍憑借其超高的理論體積容量備受關(guān)注,但是在充放電過程中,體積的巨大變化會引起電極粉化,最終導(dǎo)致容量發(fā)生不可逆損失。本課題基于鉍具有層狀結(jié)構(gòu)的特性,采用液相剝離的方法制備出寡原子層鉍納米片（Few-layer bismuthene,FLB）,并將其與石墨烯復(fù)合后作為鈉離子電池（Sodium-ion batteries,SIB）負(fù)極材料,有效緩解了體積膨脹問題,并展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。通過原位技術(shù)與模擬計(jì)算揭示了鉍鈉化機(jī)理,為今后高性能電池體系的探究提供了新的思路和策略。研究內(nèi)容主要包含以下四個部分:（1）首先采用簡單的機(jī)械剝離方法成功制備出厚度為3⁵ nm,橫向維度在300¹500nm之間的FLB。系統(tǒng)研究了剝離溶劑、反應(yīng)時間、還原劑濃度等實(shí)驗(yàn)因素對FLB形貌結(jié)構(gòu)的影響。此外,通過簡單的真空抽濾法制備出不同負(fù)載量、自支撐的柔性寡原子層鉍納米片-石墨烯（FLB-G）復(fù)合薄膜。復(fù)合結(jié)構(gòu)將FLB封裝在石墨烯片層之間,有效防止了FLB... 

【文章來源】：東北電力大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微機(jī)械剝離大塊體相過程

圖 1-2 超聲輔助液相剝離石墨烯過程[9]（2）剪切力輔助液相剝離法超聲波輔助液相剝離技術(shù)可廣泛運(yùn)用到各種層狀材料，生產(chǎn)速率也遠(yuǎn)高于微機(jī)械剝，產(chǎn)量濃度甚至高達(dá) 1 mg mL-1，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)應(yīng)用的要求。為了進(jìn)一步提高量，剪切力輔助液相剝離孕育而出。Coleman 等采用高剪切混合機(jī)器制備出高質(zhì)量和量的石墨烯薄片[11]，如圖 1-3 所示。在高速旋轉(zhuǎn)下，混合器中的液體對層狀材料產(chǎn)生切速率從而剝離出超薄納米片。和超聲波輔助液相剝離類似，旋轉(zhuǎn)適當(dāng)?shù)娜軇┛梢詼p離過程中的能量消耗及穩(wěn)定脫落的納米片。通過使用這種裝置，石墨烯可以剝離成橫寸 300-800 nm 的薄片[12,13]。

圖 1-2 超聲輔助液相剝離石墨烯過程[9]（2）剪切力輔助液相剝離法超聲波輔助液相剝離技術(shù)可廣泛運(yùn)用到各種層狀材料，生產(chǎn)速率也遠(yuǎn)高于微機(jī)械剝離法，產(chǎn)量濃度甚至高達(dá) 1 mg mL-1，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)應(yīng)用的要求。為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)量，剪切力輔助液相剝離孕育而出。Coleman 等采用高剪切混合機(jī)器制備出高質(zhì)量和高產(chǎn)量的石墨烯薄片[11]，如圖 1-3 所示。在高速旋轉(zhuǎn)下，混合器中的液體對層狀材料產(chǎn)生高剪切速率從而剝離出超薄納米片。和超聲波輔助液相剝離類似，旋轉(zhuǎn)適當(dāng)?shù)娜軇┛梢詼p少剝離過程中的能量消耗及穩(wěn)定脫落的納米片。通過使用這種裝置，石墨烯可以剝離成橫向尺寸 300-800 nm 的薄片[12,13]。


本文編號：3253049