多酸修饰碳纳米管用于锂离子电池负极材料研究

发布时间：2017-08-08 08:24

  本文关键词：多酸修饰碳纳米管用于锂离子电池负极材料研究

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【摘要】：多金属氧酸盐作为一类金属-氧簇无机大分子化合物,拥有着众多优良的物理化学性质,如：酸性、生物活性、氧化还原性和质子导电性,这些特性使其在光、电、催化、生物和能源等众多领域都有着潜在的应用价值。然而单独多酸分子的易团聚性和较差的固载稳定性限制了其在各个领域的研究及应用,这使得对多酸分子的功能化从而充分发挥其良好特性,成为了当今多酸应用研究领域的重点。通过对多酸分子进行共价修饰引入有机官能团形成一类新型的有机-无机杂化分子,可以改善多酸单体的易团聚性及增强其固载稳定性。碳纳米管作为一维纳米材料具有超常的强度、热导率、电导率及磁阻,使其在众多前沿领域都具备重要的潜在研究及应用价值；在纳米尺度下的稳定性及可修饰性使碳纳米管可作为优异的分子载体同其它材料进行复合或杂化。将功能化的多酸分子与碳纳米材料组装复合形成的新型多功能材料在能源储存、转化应用领域有着良好的发展前景。本文通过两种不同类型多酸分子的功能化,借助共价修饰,将有机官能团引入多酸体系(Mn-Anderson-Pyrene、Si-Keggin-NH2),并利用红外、核磁、XPS等表征测试手段确认了多酸化合物的结构；再进一步通过非共价及共价作用两个不同的组装策略,将两种多酸杂化分子与碳纳米管类新型功能材料进行复合或杂化,形成一类具有新型结构和功能特性的多功能纳米材料,将他们作为锂离子电池负极材料进行了测试；在性能测试中,两种材料均表现出了高比容量、优异的倍率性能及循环稳定性,并且通过交流阻抗测试对Mn-Anderson-Py-CNTs复合材料的电化学性能进行了深入表征,对其中的电荷转移及离子迁移扩散机理作了初步探讨。
【关键词】：多金属氧酸盐 碳纳米管 组装 电极材料
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912
【目录】：

• 学位论文数据集4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 绪论14-30
• 1.1 多酸简介14-16
• 1.2 多酸修饰16-20
• 1.2.1 多酸的修饰化16-17
• 1.2.2 研究进展17-20
• 1.3 碳纳米管20-23
• 1.4 碳纳米管功能化23-25
• 1.4.1 碳纳米管的非共价修饰23-24
• 1.4.2 碳纳米管的共价修饰24-25
• 1.5 多酸-碳纳米管复合/杂化材料25-28
• 1.6 锂离子电池简介28-29
• 1.7 论文选题及主要工作29
• 1.8 测试与表征29-30
• 第二章 Mn-Anderson-Pyrene多酸非共价修饰碳纳米管复合材料用于锂离子电池负极的研究30-50
• 2.1 引言30-31
• 2.2 实验部分31-33
• 2.2.1 实验药品31-32
• 2.2.2 复合材料的制备合成32-33
• 2.2.3 扣式电池封装33
• 2.3 结果与讨论33-49
• 2.3.1 复合材料的结构组成分析33-39
• 2.3.2 复合材料Raman图谱分析39-40
• 2.3.3 电镜表征复合材料形貌特征40-41
• 2.3.4 复合材料锂电性能测试41-49
• 2.4 本章小结49-50
• 第三章 Si-Keggin-NH_2多酸共价修饰碳纳米管杂化材料用于锂离子电池负极的研究50-66
• 3.1 引言50-51
• 3.2 实验部分51-54
• 3.2.1 实验药品51-52
• 3.2.2 杂化材料的制备合成52-53
• 3.2.3 扣式电池封装53-54
• 3.3 结果与讨论54-65
• 3.3.1 杂化材料红外分析54-55
• 3.3.2 杂化材料Raman图谱分析55-56
• 3.3.3 杂化材料XPS能谱分析56-57
• 3.3.4 杂化材料TGA分析57-58
• 3.3.5 电镜表征杂化材料形貌特征58-59
• 3.3.6 杂化材料锂电性能测试59-65
• 3.4 本章小结65-66
• 第四章 结论及展望66-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 研究成果及发表的学术论文74-75
• 导师简介75
• 作者简介75-76
• 附件76-77

【共引文献】

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8 张U，

本文编号：639026