Al/Zn-MOF制备多孔碳基材料及其在锂硫电池中的应用研究
发布时间：2024-02-24 18:11
近年来,在二次电池的研究中,锂硫电池依然备受关注。然而,在众多硫正极载体材料的选择中,合适的多孔材料依然是最好的解决方案。本论文提出以金属铝/锌有机骨架材料(Al/Zn-MOF)为研究对象,经过原位复合、高温碳化、KOH高温活化等方式制备出具有多孔结构的多壁碳纳米管@铝金属有机骨架碳基、氢氧化钾活化碳基、还原氧化石墨烯@金属有机骨架碳基三种复合材料。然后将他们分别与升华硫在155℃下熔融渗透的方式制备出复合硫正极材料。并对他们的结构特性及电化学性能做了系统的研究。本论文研究的主要内容如下:1、采用水热合成、高温碳化的方法制备出具有多孔结构的多壁碳纳米管@铝金属有机骨架碳基(MWCNT@Al-COF)复合材料,再经过液相熔融渗透的过程制备出多壁碳纳米管@铝金属有机骨架碳基/硫(MWCNT@Al-COF/S)复合正极材料。测试表明,当多孔复合材料负载高达理论50%的单质硫颗粒,嵌入到多孔材料中的硫颗粒以高度分散的状态存在。在0.5 C下首次和第一百次循环后的放电比容量分别为:698.7 mAh g-1、424 mAh g-1,每个循环的库伦效率均达到98%及以上。2、论文研究了对以上多壁碳...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池概述
1.2.1 锂硫电池的工作原理
1.2.2 影响锂硫电池性能的主要因素
1.3 锂硫电池正极材料
1.3.1 碳/硫复合正极材料
1.3.2 导电聚合物/硫复合正极材料
1.3.3 金属氧化物/硫复合正极材料
1.3.4 金属有机骨架/硫复合正极材料
1.4 论文的研究目的与研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验材料和仪器
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 电极制作与电池组装
2.3 材料表征
2.3.1 X射线粉末衍射(XRD)
2.3.2 热重分析(TGA)
2.3.3 拉曼光谱分析
2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.5 透射电子显微镜(TEM)
2.3.6 氮吸附脱附等温线测定(BET)
2.3.7 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.4 材料的电化学性能测试
2.4.1 充放电测试
2.4.2 循环伏安测试(CV)
2.4.3 交流阻抗测试
第三章 多壁碳纳米管@铝金属有机骨架碳基/硫复合正极材料的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 MWCNT@Al-COF/S复合正极材料的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 XRD结构分析
3.3.2 热重分析
3.3.3 拉曼光谱分析
3.3.4 形貌结构分析
3.3.5 HRTEM分析
3.3.6 不同理论载硫量复合正极材料Mapping分析
3.3.7 比表面积与孔结构分析
3.3.8 XPS分析
3.3.9 电化学性能测试与分析
3.3.9.1 交流阻抗测试
3.3.9.2 循环伏安测试
3.3.9.3 循环性能及倍率测试
3.4 本章小结
第四章 氢氧化钾活化碳基/硫复合正极材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 MWCNT@COF/S-NaOH复合正极材料的制备
4.2.2 AMWCNT@COF/S-NaOH复合正极材料的制备
4.2.3 MWCNT@COF/S-HCl复合正极材料的制备
4.2.4 AMWCNT@COF/S-HCl复合正极材料的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 XRD结构分析
4.3.2 热重分析
4.3.3 拉曼光谱分析
4.3.4 形貌结构分析
4.3.5 HRTEM分析
4.3.6 不同理论载硫量复合正极材料Mapping分析
4.3.7 比表面积与孔结构分析
4.3.8 XPS分析
4.3.9 电化学性能测试与分析
4.3.9.1 交流阻抗测试
4.3.9.2 循环伏安测试
4.3.9.3 循环性能及倍率测试
4.4 本章小结
第五章 还原氧化石墨烯@金属有机骨架碳基/硫复合正极材料的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
5.2.2 rGO@Zn-COF/S复合正极材料的制备
5.2.3 rGO@Zn-COF-HNO3/S复合正极材料的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 XRD结构分析
5.3.2 热重分析
5.3.3 拉曼光谱分析
5.3.4 形貌结构分析
5.3.5 HRTEM分析
5.3.6 不同理论载硫量复合正极材料Mapping分析
5.3.7 比表面积与孔结构分析
5.3.8 XPS分析
5.3.9 电化学性能测试与分析
5.3.9.1 交流阻抗测试
5.3.9.2 循环伏安测试
5.3.9.3 循环性能及倍率测试
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3909412
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂硫电池概述
1.2.1 锂硫电池的工作原理
1.2.2 影响锂硫电池性能的主要因素
1.3 锂硫电池正极材料
1.3.1 碳/硫复合正极材料
1.3.2 导电聚合物/硫复合正极材料
1.3.3 金属氧化物/硫复合正极材料
1.3.4 金属有机骨架/硫复合正极材料
1.4 论文的研究目的与研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验材料和仪器
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 电极制作与电池组装
2.3 材料表征
2.3.1 X射线粉末衍射(XRD)
2.3.2 热重分析(TGA)
2.3.3 拉曼光谱分析
2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.5 透射电子显微镜(TEM)
2.3.6 氮吸附脱附等温线测定(BET)
2.3.7 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.4 材料的电化学性能测试
2.4.1 充放电测试
2.4.2 循环伏安测试(CV)
2.4.3 交流阻抗测试
第三章 多壁碳纳米管@铝金属有机骨架碳基/硫复合正极材料的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 MWCNT@Al-COF/S复合正极材料的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 XRD结构分析
3.3.2 热重分析
3.3.3 拉曼光谱分析
3.3.4 形貌结构分析
3.3.5 HRTEM分析
3.3.6 不同理论载硫量复合正极材料Mapping分析
3.3.7 比表面积与孔结构分析
3.3.8 XPS分析
3.3.9 电化学性能测试与分析
3.3.9.1 交流阻抗测试
3.3.9.2 循环伏安测试
3.3.9.3 循环性能及倍率测试
3.4 本章小结
第四章 氢氧化钾活化碳基/硫复合正极材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 MWCNT@COF/S-NaOH复合正极材料的制备
4.2.2 AMWCNT@COF/S-NaOH复合正极材料的制备
4.2.3 MWCNT@COF/S-HCl复合正极材料的制备
4.2.4 AMWCNT@COF/S-HCl复合正极材料的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 XRD结构分析
4.3.2 热重分析
4.3.3 拉曼光谱分析
4.3.4 形貌结构分析
4.3.5 HRTEM分析
4.3.6 不同理论载硫量复合正极材料Mapping分析
4.3.7 比表面积与孔结构分析
4.3.8 XPS分析
4.3.9 电化学性能测试与分析
4.3.9.1 交流阻抗测试
4.3.9.2 循环伏安测试
4.3.9.3 循环性能及倍率测试
4.4 本章小结
第五章 还原氧化石墨烯@金属有机骨架碳基/硫复合正极材料的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 氧化石墨烯(GO)的制备
5.2.2 rGO@Zn-COF/S复合正极材料的制备
5.2.3 rGO@Zn-COF-HNO3/S复合正极材料的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 XRD结构分析
5.3.2 热重分析
5.3.3 拉曼光谱分析
5.3.4 形貌结构分析
5.3.5 HRTEM分析
5.3.6 不同理论载硫量复合正极材料Mapping分析
5.3.7 比表面积与孔结构分析
5.3.8 XPS分析
5.3.9 电化学性能测试与分析
5.3.9.1 交流阻抗测试
5.3.9.2 循环伏安测试
5.3.9.3 循环性能及倍率测试
5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
本文编号：3909412
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3909412.html