零维金属氧化物复合材料的合成及其在能源化学中的应用研究

发布时间：2020-01-24 19:00

【摘要】：零维金属氧化物复合材料,由于其独特的物理化学性质,在磁性材料、传感、光学、催化、储能等方面具有广阔的前景。本文基于气-热液反应制备碳包覆SnO2纳米晶,将其应用于锂离子电池负极材料中；采用后处理方法,将气-液法得到的Cd3P2纳米晶包埋于聚苯乙烯小球；以生物凝胶(藕粉)作为模板剂,制备多孔磁性CoFe2O4复合纳米催化剂,考察了其在环己烷选择性催化氧化的性能。具体工作如下：通过向溶有Sn-油酸的高温溶液体系中鼓入空气合成了单分散、高结晶度SnO2纳米晶,平均尺寸为3.0nm。采用N2气氛淬火工艺,配体分子碳化,形成了多孔碳膜包覆SnO2纳米晶(Sn02/C)。实验证明：该复合纳米晶是一种良好的锂离子电池负极材料,多孔碳不仅提高了电极界面的导电性,同时为SnO2、LixSn的脱嵌锂过程提供了缓冲层,表现出良好的充放电循环性能。在0.5 C充放电测试中,100次循环后,其可逆容量保持在908 mA·h·g-1。该方法可以扩展到其他零维材料的合成,如本实验采用后处理方法,成功地将气-液法得到的Cd3P2纳米晶包埋于聚苯乙烯小球。藕粉溶胶受热能够形成生物凝胶,本文利用了该生物胶作为模板剂,原位合成了磁性CoFe2O4纳米晶。借助超临界干燥,空气条件下煅烧,获得比表面积达95.6 m2/g的多孔材料。分析表明：CoFe2O4颗粒均匀分散,平均直径小于15.0 nm,其堆积结构保持了原有的生物质模板。该复合纳米晶是一种优良的氧化反应催化剂,应用于环己烷分子氧化反应。通过考察初始氧压力(PO2),温度(T),反应时间(t)及引发剂等因素,获得最高产率为16.43%,其中环己酮+环己醇的选择性为90.30%,最佳反应条件为：PO2=1.6MPa, T=150℃,t=6hrs,环己酮能够作为引发剂起到自催化作用。本文对于新型零维复合材料的制备提供了新思路并拓宽了其在能源化学中应用。
【图文】：

电池的隔腹有超细玻璃纤维纸、聚丙赌微孔膜等，电解液为ＬｉＰＦｅ的ＤＥＣ／ＥＣ溶液。逡逑在本实验中，集流体采用铜错，将活性物质涂覆于铜箱上作为正极，负极为堘片，逡逑隔膜为聚巧痛微孔膜。堘离子电池的结构示意图见图２．２。逡逑１６逡逑

淡ｉｓ鲜楙逡逑ｍｍ逡逑图２．邋２堘离子电池的结构示意图逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋出ｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋出ｅ邋ｌｉ化ｉｕｍ邋ｉｏｎ邋ｂａｔｔｅｒｙ逡逑工作原理：堘离子电池实际上是一种堘离子浓差电池，正负极由两种不同的堘逡逑寓子嵌入化合物组成。充电时，堘离子从正极脱嵌经过电解质进入负极，负极处逡逑于富堘的状态，同时，电子通过外电路，由正极到负极，Ｗ维持电荷的平衡；放逡逑电时，堘离子从负极脱嵌经过电解质进入正极，正极处于富堘状态。在正常充放逡逑电情况下，，堘离子在层状结构之间进行嵌入和脱出
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33

【共引文献】

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本文编号：2572757