水系鋅離子電池（ZIBs）因其安全性高、成本低而被認(rèn)為是一種潛在的儲能裝置。傳統(tǒng)無機(jī)材料由于其理論比容量有限,難以滿足生產(chǎn)要求,有機(jī)材料以分子設(shè)計性強(qiáng)、可塑性好這一優(yōu)勢,將成為未來電極材料發(fā)展的重點(diǎn)。其中有機(jī)醌胺材料作為ZIBs電極材料具有分子設(shè)計性強(qiáng)、氧化還原性好、持續(xù)可再生的優(yōu)勢。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用邁克爾加成反應(yīng)設(shè)計合成醌胺單體（AQ）及醌胺聚合物（PAQ）,作為ZIBs陰極材料進(jìn)行電化學(xué)性能研究;并以溫度為變量,探究其對醌胺聚合物形貌及電化學(xué)性能的影響;此外,將碳材料與醌胺聚合物進(jìn)行復(fù)合研究。內(nèi)容具體如下:首先,將對苯醌分別與甲胺、苯胺、乙二胺、鄰苯二胺、對苯二胺和聯(lián)苯胺反應(yīng),合成了兩種醌胺化合物及四種醌胺聚合物。醌胺單體分子量小,在電解液中不穩(wěn)定,乙二胺的脂肪鏈結(jié)構(gòu)易折疊生成較大的顆粒,對苯二胺和聯(lián)苯胺的產(chǎn)物導(dǎo)電性差,而由對苯醌與鄰苯二胺反應(yīng)生成的PAQ-2首次放電容量為105.9mAh/g。探究反應(yīng)溫度對PAQ-2形貌和性能影響,40℃反應(yīng)下的產(chǎn)物在0.1C時具有162.5m Ah/g的高放電容量,在0.1C倍率下循環(huán)100圈后,放電容量為114 m Ah/g,容量保持率為70%。其... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同晶型的MnO2結(jié)構(gòu)示意圖

燕山大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-14-過程中，通過以反應(yīng)條件溫度為變量，研究溫度對產(chǎn)品形貌和電化學(xué)性能的影響，確定在反應(yīng)合成中最佳的反應(yīng)溫度。（2）由于有機(jī)物存在導(dǎo)電性差的問題，而碳材料在電池中起到增強(qiáng)導(dǎo)電的作用，因此設(shè)計將碳材料與有機(jī)材料復(fù)合在一起用作電極材料是一種理想的選擇。其中，碳納米管（CNT）是一種一維碳材料，具有優(yōu)異的電學(xué)和化學(xué)性能；生物質(zhì)碳材料（PCC）具有天然獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)，而且表面富含雜原子基團(tuán)，在超級電容器方面具有較高的應(yīng)用價值。將將醌胺聚合物分別在CNT和PCC兩種碳材料表面原位生成，其不僅可以提高有機(jī)物的導(dǎo)電性，而且也同時起到在反應(yīng)過程中緩解活性物質(zhì)溶解的作用。以CNT和PCC的質(zhì)量為變量，制備不同含量的CNT/PCC與醌胺聚合物復(fù)合的復(fù)合材料。研究CNT/PCC復(fù)合量對材料性能的影響，確定最佳的復(fù)合量。圖1-2邁克爾加成反應(yīng)合成醌胺過程圖

燕山大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-20-第3章醌胺化合物及聚合物的合成及溫度對醌胺聚合物性能的影響3.1引言有機(jī)材料具有輕質(zhì)、價廉、原料豐富、環(huán)境友好可持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)[80]，其中由于醌類化合物具有良好的氧化還原的能力，可以用于電極材料。N-H可以與金屬離子形成良好的配位作用，與醌環(huán)連接時，兩者可以通過協(xié)同作用形成共軛鏈結(jié)構(gòu)。本章采用邁克爾加成法設(shè)計并制備不同的醌胺單體化合物和醌胺聚合物，分別用于水系鋅離子電池（ZIBs）的陰極。由于醌胺單體其分子量較小，在電解液中難以穩(wěn)定存在，因此可以通過生成醌胺聚合物解決此問題。故以溫度為變量，合成得到不同形貌的醌胺聚合物，并研究溫度對聚合物電極性能的影響。3.2醌胺化合物及醌胺聚合物的制備3.2.1醌胺化合物的合成稱取0.5g（4.62mmoL）對苯醌于燒杯中，加入20mL無水乙醇置于超聲儀中，待對苯醌完全溶解后，加入0.54gFeCl3（2mmoL）繼續(xù)超聲溶解，取10mL無水乙醇于另一個燒杯中，量取75μL（1.54mmoL）甲胺溶液滴入后超聲分散并轉(zhuǎn)移至燒瓶中，逐滴加入對苯醌的醇溶液，反應(yīng)液由灰綠色逐漸變?yōu)榧t色，在70℃下反應(yīng)8h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻靜置，析出紅色晶體，抽濾，并用無水乙醇和去離子水依次洗滌，在鼓風(fēng)干燥箱中60℃干燥12h，得到目標(biāo)產(chǎn)物，命名為AQ-1。圖3-1醌胺單體的分子結(jié)構(gòu)圖如上述步驟稱取溶解對苯醌及FeCl3，量取140μL（1.54mmoL）苯胺分散在10mL無水乙醇中，向苯胺的乙醇溶液中逐滴加入對苯醌醇溶液時，反應(yīng)液


本文編號：3521814