钼基复合材料的制备及其锂离子电池和电催化析氢性能研究

发布时间：2021-04-08 12:30

　　随着人类对能源的需求量越来越大,传统能源正面临枯竭,再加上传统能源带来的环境问题日益严重,因此迫切需要开发和利用清洁可再生的新能源,包括太阳能、风能、潮汐能和氢能等。其中太阳能、风能和潮汐能等只能提供间歇性的能源输出,需要高储能密度的能量转化设备对其进行存储,锂离子电池由于储能密度高,循环性能良好,是理想的储能设备。对氢能的利用和开发方面,氢气的制备方法是限制其大范围应用的重要因素之一,而电解水析氢（HER）被认为是下一代高效、清洁的氢气制备技术。本文从钼基复合材料的结构设计入手,制备了两种钼基复合结构,并分别研究了它们的锂电负极性能和HER性能,以及我们在材料结构设计上的优势,主要内容和创新点如下:1、我们设计并合成了一种MoS₂纳米片垂直生长在N掺杂的碳纳米片上的结构（MoS₂/NC）,该结构以DDA插层的MoO₃（MoO₃/DDA）为前驱体,通过简单的热处理和水热反应制得。XPS分析表明MoS₂/NC中存在C-S键,说明MoS₂纳米片与NC基体间具有... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池结构示意图

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文22 2x yM O yLi ye xM yLi O （1-4我们称其为转化反应储锂机制。由于该反应过程涉及多个电子转移，因此通常具有很高的理论容量（600 ~ 1000 mAh g-1）。此后，人们又发现金属磷化物、氟化物、氮化物、硫化物等也具有类似的储锂机理。其中，二硫化钼由于具有类石墨的结构理论容量较高（约 670 mAh g-1），无毒，是研究的热点。例如 Wang 等通过自牺牲模板法制备出的 MoS2纳米管[26]，用于锂电负极时表现出了较好的倍率性能和循环性能Zhang 等采用 PVP 辅助水热法合成了放射状排列的 MoS2纳米球[27]，如图 1-2 所示。用于锂电负极时 MoS2纳米球在 500 mA g-1电流密度下循环 500 圈后还具有 1009mAh g-1的储锂容量。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文结构破坏较大，在长循环过程容量衰减较快。另外 MoS2本身导电性较差，从而在大电流密度下充放电的倍率性能不好。为此，科研工作者将 MoS2与碳质基体复合来解决以上问题。由于碳质基体的高导电性和柔性，既能够提高 MoS2电极的导电性，又能够缓解MoS2在循环过程中结构的破坏。例如Zhang等通过水热法制备出了MoS2@纳米管，纳米管状结构的形成是由于柯肯达尔效应引起的，如图 1-3 所示[28]。该MoS2@C 纳米管用于锂离子电池负极时具有增强的电化学储锂性能，在 0.1 C 电流密度下的起始容量为 1327 mAh g-1，首次昆仑效率为 92%，并且在 0.5 C 电流密度下循环 300 圈后的容量依然保持在初始容量的 90%以上。

【参考文献】：
期刊论文
[1]钼基析氢反应电催化剂的研究进展[J]. 吴则星,王杰,郭军坡,朱静,王得丽.  电化学. 2016(02)



本文编号：3125556