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三维石墨烯/MOF基金属氧化物复合材料的制备及其储能性质研究

发布时间:2021-09-01 02:30
  绿色能源开发和节能减排技术已成为当今世界最重要也最热门的研究课题之一,寻找和开发具有高比容量、长循环寿命和高导电的新型电极材料是电化学储能器件研究领域亟待解决的一个关键科学问题。本文研究思路:(1)基于三维石墨烯网络(3D graphene network,简称3DGN)高导电性、大比表面和高机械强度等固有特性,同时结合金属有机骨架(Metal-Organic Framework,简称MOF)材料比表面积高、孔容大、孔道规则可调和结构可修饰等优点,采用原位自组装方法制备3DGN/MOF复合材料;(2)将3DGN/MOF复合材料高温热解煅烧,制备具有柔性自支撑功能的3DGN/金属氧化物(Metal Oxide,简称MOx)复合材料。优化材料制备条件,探索其可控构筑途径;(3)结合结构测定、物性表征、电化学性能和储能机制研究,探讨3DGN/MOx复合材料的组成、微结构、导电性、多孔性等与其电化学性能之间的构效关系,通过调变和优化材料的结构和物性参数,获得高性能的电极材料,为新型一体化电极材料的研制提供了新思路。具体研究内容如下:(1)采用溶剂热法,将含锰的金属有机骨架Mn-BTC负载在3D... 

【文章来源】:江苏科技大学江苏省

【文章页数】:78 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 金属有机骨架材料衍生物在储能方面的应用
        1.2.1 金属有机骨架材料简介
        1.2.2 MOF基金属氧化物
        1.2.3 MOF基碳材料
        1.2.4 MOF基金属氧化物/碳复合材料
    1.3 石墨烯/金属氧化物复合材料在储能方面的应用
        1.3.1 石墨烯材料简介
        1.3.2 二维片层石墨烯/金属氧化物复合材料
        1.3.3 三维石墨烯/金属氧化物复合材料
    1.4 本文的研究内容及研究意义
第2章 3DGN/Mn_2O_3自支撑柔性多级孔超级电容器材料
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 三维石墨烯(3DGN)的合成
        2.3.2 Mn-BTC的合成
        2.3.3 Mn_2O_3的合成
        2.3.4 3DGN/Mn-BTC的合成
        2.3.5 3DGN/Mn_2O_3的合成
        2.3.6 材料的表征
        2.3.7 电化学性能测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 拉曼光谱分析
        2.4.2 X-射线粉末衍射分析
        2.4.3 X射线光电子能谱图分析
        2.4.4 热重分析
        2.4.5 形貌分析
    2.5 超级电容器性能分析
        2.5.1 循环伏安研究
        2.5.2 充放电研究
        2.5.3 倍率性能研究
        2.5.4 循环充放电研究
        2.5.5 交流阻抗研究
        2.5.6 同类材料对比分析
    2.6 本章小结
第3章 3DGN/NiO自支撑柔性多级孔锂离子电池负极材料
    3.1 引言
    3.2 实验试剂与仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 三维石墨烯(3DGN)的合成
        3.3.2 Ni-BTC的合成
        3.3.3 NiO的合成
        3.3.4 3DGN/Ni-BTC的合成
        3.3.5 3DGN/NiO的合成
        3.3.6 材料的表征
        3.3.7 电化学性能测试
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 X-射线粉末衍射分析
        3.4.2 X射线光电子能谱图分析
        3.4.3 形貌分析
        3.4.4 能谱分析
    3.5 锂离子电池性能分析
        3.5.1 循环伏安研究
        3.5.2 充放电研究
        3.5.3 倍率性能研究
        3.5.4 循环充放电研究
        3.5.5 交流阻抗研究
    3.6 本章小结
第4章 3DGN/CuO自支撑柔性多级孔锂离子电池负极材料
    4.1 引言
    4.2 实验试剂与仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 三维石墨烯(3DGN)的合成
        4.3.2 Cu-BTC的合成
        4.3.3 CuO的合成
        4.3.4 3DGN/Cu-BTC的合成
        4.3.5 3DGN/CuO的合成
        4.3.6 材料的表征
        4.3.7 电化学性能测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 X-射线粉末衍射分析
        4.4.2 拉曼光谱分析
        4.4.3 X射线光电子能谱图分析
        4.4.4 形貌分析
        4.4.5 孔径分析
    4.5 锂离子电池电化学分析
        4.5.1 循环伏安测试分析
        4.5.2 充放电测试分析
        4.5.3 倍率性能测试分析
        4.5.4 循环充放电测试分析
        4.5.5 交流阻抗测试分析
        4.5.6 同类材料对比分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
论文摘要



本文编号:3376101

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