本論文主要通過靜電紡絲技術(shù)將不同種類的金屬有機(jī)框架（MOFs）顆粒組裝成一維納米纖維,然后通過后處理得到含有過渡金屬氧化物的MOF基復(fù)合碳材料,在這個(gè)過程中,通過調(diào)控制備MOF的條件,紡絲條件,煅燒條件等制備出不同的材料,用作鋰離子電池負(fù)極材料。將所制備的材料用作鋰電池性能研究時(shí),可以發(fā)現(xiàn)材料的不同組分和結(jié)構(gòu)對(duì)其鋰電性能產(chǎn)生巨大影響,因此需要制備出更加優(yōu)異的MOF基復(fù)合碳材料。本論文的主要內(nèi)容和成果如下:1. 制備了超小SnO₂/N摻雜的核-殼結(jié)構(gòu)碳基復(fù)合納米纖維（PCNF@SnO₂@CN）。首先,利用靜電紡絲技術(shù)將制備的ZIF-8顆粒組裝在聚丙烯腈（PAN）電紡纖維內(nèi),并通過后續(xù)的高溫煅燒使其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為N摻雜的多孔碳納米纖維（稱為PCNFs）;然后通過水熱法,以Sn Cl₂·2H₂O為前驅(qū)體,成功的將超小SnO₂晶體（3-5 nm）嵌入到PCNFs（PCNF@SnO₂）;最后,將多巴胺鹽酸鹽（PDA）原位聚合在纖維表面并進(jìn)一步煅燒,制備了界面中嵌有超小... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鈷酸鋰離子電池充放電示意圖

第一章緒論5常見的方法是將聚合物溶解在溶劑中以形成聚合物溶液，將得到的聚合物溶液加入到由連接到控制流量的注射泵的注射器中，然后在注射器針頭上接上產(chǎn)生電荷的高壓電源的一個(gè)電極，另一個(gè)電極接到收集器上，收集器可以是板狀或旋轉(zhuǎn)的滾筒[43,44]。聚合物溶液被加載到注射器中并在帶電針頭內(nèi)部流動(dòng)。由于電勢(shì)的原因在針尖上形成的液滴被吸引到收集器，從而變形為泰勒錐。然后，圓錐體變成了噴射流，在不穩(wěn)定和混亂的飛行中不斷地被拉伸[45,46]。在此過程中，溶劑迅速蒸發(fā)，迅速干燥，最終無規(guī)分布的聚合物纖維沉積在收集器上。在經(jīng)過一段沉積時(shí)間之后，即獲得靜電紡絲膜。圖1.2靜電紡絲的裝置示意圖Figure1.2Schematicofelectrostaticspinningdevice靜電紡絲技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于用于組裝制備一維納米纖維。通過靜電紡絲獲得的一維纖維，具有尺寸分布均勻，且尺寸易于控制的優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)我們可以通過配置不同的電紡液，將不同的納米材料（如納米顆粒，納米棒等）組裝到纖維中，通過后續(xù)處理，所得的纖維具備不同的特點(diǎn)（如較大的比表面積，更多的活性位點(diǎn)，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，具有親疏水性等），可以應(yīng)用到生物醫(yī)藥載體，電催化，油水分離等方面。1.4.2靜電紡絲的影響因素根據(jù)靜電紡絲的過程，可以了解到所配置的聚合物溶液的性質(zhì)（例如聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量，聚合物溶液的濃度、粘度、表面張力和電導(dǎo)率等），電紡過程的工藝參數(shù)（例如施加電壓，溶液流率，纖維接收距離）和環(huán)境參數(shù)（例如環(huán)境溫度和濕度）對(duì)靜電紡絲過程中纖維的形態(tài)都有影響。1.4.2.1聚合物溶液的性質(zhì)1.4.2.1.1聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量

起了科研工作者的極大興趣[76-79]。但是，其也存在著以下缺點(diǎn)：高溫碳化會(huì)導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)塌陷，穩(wěn)定性變差，比表面積下降的情況，影響著氣體傳輸，這都會(huì)影響材料的ORR性能。因此我們迫切需要把MOF顆粒組裝到結(jié)構(gòu)和形貌更穩(wěn)定的材料中。經(jīng)過多年的研究，靜電紡絲技術(shù)已被證明是制備納米纖維的簡(jiǎn)便方法，也是組裝納米顆粒和制備功能材料的強(qiáng)大技術(shù)[80]。同時(shí)可以調(diào)節(jié)電紡液的的組成，來獲得不同形態(tài)的納米纖維，同時(shí)也促進(jìn)電紡纖維介孔和微孔之間的有效轉(zhuǎn)變，因此，靜電紡絲技術(shù)用于制備電催化劑已經(jīng)得到廣泛的研究[81,82]。圖1.3ES-CNCo-n催化劑制備過程，不同樣品的LSV曲線以及相應(yīng)的半波電位圖[83]Figure1.3TypicalpreparationprocessofES-CNCo-n,LSVcurvesandhalf-wavepotentialsof.differentsamples如圖1.3所示，Zhang等人通過靜電紡絲技術(shù)將不同鋅鈷比例的BMZIF組裝到一維納米纖維中，接著通過高溫煅燒得到一維碳纖維（ES-CNCo-n

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Progress in electrolytes for rechargeable Li-based batteries and beyond[J]. Qi Li,Juner Chen,Lei Fan,Xueqian Kong,Yingying Lu.  Green Energy & Environment. 2016(01)



本文編號(hào)：3260779