Ti 3 C 2 T x 基纳米复合材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2021-10-10 20:27
锂离子电池因其具备的独特优势成为电池领域的研究热点,例如,高功率密度、能量密度、无记忆效应、安全性高、循环寿命长等优势。其中,电极材料是锂离子电池的核心材料和技术关键,这将直接影响电池的容量和充电速度等性能。因此,研发新的高性能电极材料是十分必要和紧迫的。本文利用氟化锂和盐酸的混合溶液刻蚀MAX-Ti3AlC2制备二维碳化物晶体MXene-Ti3C2Tx,并将其作为基体制备MXene纳米复合材料,研究了其作为锂离子电池负极材料的性能。首先,将制备得到的二维碳化物晶体Ti3C2Tx作为基体负载硫代钼酸铵,采用高温固相烧结的方法制备出MoS2/Ti3C2Tx纳米复合材料。对产物进行了一系列的结构表征和性能测试,并分析纳米复合材料作为锂离子电池的电极使用时MoS2对其电化学性能的影响。结果表明,在MXene片层...
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂电池工作原理示意图
图 1-2 MAX 相及 MXene 的结构示意图Fig.1-2 Structures of MAX phase and MXen泛且性质较为稳定的 MAX 相为 Ti3AlC10, 33]等人用酸腐蚀的方法，在室温下将 搁置 2h，结果表明 Al 原子完全剥离出来[10]以及氢氟酸刻蚀 Ti3AlC2XRD 图谱和 MXene：Ti3C2；其反应过程归结为以下+ 3HF=AlF3+3/2H2+ Ti3C24]课题组进一步实验研究得到剥离的二维程方程式如下： 2H2O = Ti3C2(OH)2+H2
图 1-3 HF 刻蚀 Ti3AlC2的 XRD 图谱、表面官能团及剥离过程示意图1-3 XRD spectrum of Ti3AlC2before and after HF etching, surface functional groups anschematic diagram of exfoliation第二种方法是采用氟盐刻蚀的方法，该途径可有效的将 Al 原子从 MAX 相中出来，并且不破坏其原来的层状结构，并且实验安全性较高[35]。其中，Michaiu[17]课题组将氟化锂溶解在 6mol/L 的盐酸中，随后加入 Ti3AlC2，在 40℃保5h，最终 Al 元素被取代，从而得到片层间距较宽的二维晶体化合物 Ti3C2Tx刻蚀 Ti3AlC2得到的二维晶体材料 MXene 的化学式通常表示为 Ti3C2Tx,，其=-O, -F 和-OH。Joseph Halim 等人[36]选用 NH4HF 替代 HF 溶液，制备出附着H3和 NH4+插层的二维 MXene 材料，且片层间排列规律，这要比用浓度高的液刻蚀得到 Ti3C2的层间距要大，具有较高的电子传输能力。根据反应过程出反应方程式如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维结构MXene温和制备及吸附催化领域的应用[J]. 刘凡凡,周爱国,陈进峰,王李波,张恒,胡前库. 兵器材料科学与工程. 2016(01)
[2]Recent advances in MXene: Preparation, properties,and applications[J]. 雷进程,张旭,周震. Frontiers of Physics. 2015(03)
[3]新型二维晶体MXene的研究进展[J]. 孙丹丹,胡前库,李正阳,王李波,周爱国,吴庆华. 人工晶体学报. 2014(11)
[4]二维晶体MXene的制备与性能研究进展[J]. 李正阳,周爱国,王李波,孙丹丹. 硅酸盐通报. 2013(08)
本文编号：3429101
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂电池工作原理示意图
图 1-2 MAX 相及 MXene 的结构示意图Fig.1-2 Structures of MAX phase and MXen泛且性质较为稳定的 MAX 相为 Ti3AlC10, 33]等人用酸腐蚀的方法，在室温下将 搁置 2h，结果表明 Al 原子完全剥离出来[10]以及氢氟酸刻蚀 Ti3AlC2XRD 图谱和 MXene：Ti3C2；其反应过程归结为以下+ 3HF=AlF3+3/2H2+ Ti3C24]课题组进一步实验研究得到剥离的二维程方程式如下： 2H2O = Ti3C2(OH)2+H2
图 1-3 HF 刻蚀 Ti3AlC2的 XRD 图谱、表面官能团及剥离过程示意图1-3 XRD spectrum of Ti3AlC2before and after HF etching, surface functional groups anschematic diagram of exfoliation第二种方法是采用氟盐刻蚀的方法，该途径可有效的将 Al 原子从 MAX 相中出来，并且不破坏其原来的层状结构，并且实验安全性较高[35]。其中，Michaiu[17]课题组将氟化锂溶解在 6mol/L 的盐酸中，随后加入 Ti3AlC2，在 40℃保5h，最终 Al 元素被取代，从而得到片层间距较宽的二维晶体化合物 Ti3C2Tx刻蚀 Ti3AlC2得到的二维晶体材料 MXene 的化学式通常表示为 Ti3C2Tx,，其=-O, -F 和-OH。Joseph Halim 等人[36]选用 NH4HF 替代 HF 溶液，制备出附着H3和 NH4+插层的二维 MXene 材料，且片层间排列规律，这要比用浓度高的液刻蚀得到 Ti3C2的层间距要大，具有较高的电子传输能力。根据反应过程出反应方程式如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维结构MXene温和制备及吸附催化领域的应用[J]. 刘凡凡,周爱国,陈进峰,王李波,张恒,胡前库. 兵器材料科学与工程. 2016(01)
[2]Recent advances in MXene: Preparation, properties,and applications[J]. 雷进程,张旭,周震. Frontiers of Physics. 2015(03)
[3]新型二维晶体MXene的研究进展[J]. 孙丹丹,胡前库,李正阳,王李波,周爱国,吴庆华. 人工晶体学报. 2014(11)
[4]二维晶体MXene的制备与性能研究进展[J]. 李正阳,周爱国,王李波,孙丹丹. 硅酸盐通报. 2013(08)
本文编号：3429101
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