發(fā)布時(shí)間：2017-12-19 01:18

  本文關(guān)鍵詞：富氮碳材料的制備及其電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 氮化碳 鋰硫電池 隔膜 氮摻雜石墨烯薄膜

【摘要】：隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展,能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻,研究先進(jìn)的能量存儲(chǔ)技術(shù)變得至關(guān)重要。高能量密度且環(huán)境友好的鋰硫電池成為下一代電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng),然而硫和硫化鋰的低電導(dǎo)率及多硫化鋰的穿梭效應(yīng)嚴(yán)重影響鋰硫電池的實(shí)際比容量和循環(huán)性能。通過(guò)氮摻雜可以有效調(diào)控碳材料電化學(xué)性質(zhì),抑制多硫化物的穿梭,然而目前所合成的氮摻雜碳材料主要為粉體材料且存在氮含量低于10 at.%的局限性,限制了其在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的發(fā)展。因此合成不同形式的高氮材料并將其應(yīng)用于鋰硫電池成為本文主要內(nèi)容。本工作制備出具有高氮含量(20.08at.%)和高比表面積(1000m2g-1)的氮化碳/石墨烯復(fù)合材料,并將其用作鋰硫電池隔膜修飾層來(lái)提升電池性能。此外,采用化學(xué)氣相沉積(CVD)獲得了大尺寸單晶氮摻雜石墨烯薄膜,討論氮摻雜石墨烯生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素,為控制石墨烯晶疇尺寸,氮摻雜含量等關(guān)鍵指標(biāo)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。簡(jiǎn)述為以下:1.高氮含量的氮化碳/石墨烯復(fù)合材料的制備。以活化石墨烯和三聚氰胺為原料制備氮化碳/石墨烯復(fù)合物,并且氮化碳與石墨烯以共價(jià)鍵形式均勻復(fù)合,最高N含量可達(dá)20.08 at.%.2.CVD制備大面積單晶氮摻雜石墨烯。采用NH3為氮源,CH4為碳源,制備出約350μm左右的單晶氮摻雜石墨烯,探討生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)其尺寸及氮摻的影響,得出最優(yōu)生長(zhǎng)條件。3.氮化碳/石墨烯復(fù)合材料應(yīng)用于鋰硫電池隔膜修飾層。制備出0.2 mg cm-2,厚度僅為10μm左右的氮化碳/石墨烯隔膜修飾層,0.1 C下,采用修飾隔膜的電池首次放電容量達(dá)1244mAhg-1;在0.5C下循環(huán)800次,衰減率為0.062%,均優(yōu)于對(duì)比電池。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),a-MEGO@g-C3N4隔膜修飾后電池性能的提高來(lái)源于兩方面:一是高比表面積的a-MEGO@g-C3N4通過(guò)物理吸附固定多硫化物,二是g-C3N4與多硫化鋰通過(guò)形成C-S鍵與Li-N鍵抑制穿梭效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB332;TM912

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 任文才;高力波;馬來(lái)鵬;成會(huì)明;;石墨烯的化學(xué)氣相沉積法制備[J];新型炭材料;2011年01期

2 ;Preparation of graphitic carbon nitride by electrodeposition[J];Chinese Science Bulletin;2003年16期

，

本文編號(hào)：1306348