金属氧化物/碳复合材料电化学性能的研究及其在储能材料的应用

发布时间：2021-10-27 02:51

　　近年来,对于无机纳米材料的电化学性能及其应用方面的研究已逐渐成为当今科学工作者们争相讨论的一个焦点。金属氧化物作为锂离子电池的负极材料,因具有理论比容量高、储量丰富、成本低廉及绿色无污染等特点而受到关注。但是,此类材料在充放电过程中出现的体积效应及导电性较差等问题,依然阻碍着其在储能材料的应用和发展。碳材料本身具有导电性良好且成本低廉的优点,故将金属氧化物与碳材料复合是常用到的一种改性方法。因此,本论文设计制备了几种金属氧化物/碳复合材料,并对其电化学性能及在锂离子电池中的应用作了相应的研究探讨。具体内容如下:1.钴酸铜/碳复合材料电化学性能的研究及其在储能材料的应用钴酸铜（CuCo₂O₄）因具有理论比容量较高及导电性良好等特点而常被用作锂离子电池的负极材料。但是CuCo₂O₄在充放电过程中易出现容量快速衰减问题,而影响着其实际应用,故对于此材料的制备和电化学性能的改进有待进一步探讨。基于此,通过一个简便的水浴方法,使用一种金属有机框架（MOF）结构为前躯体合成了碳包覆的多孔CuCo₂

【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

CCP的制备示意图

4与碳的复合物(简写为CCP)。图3.2 (a, b) Cu-Co-ZIF的SEM图, (c, d) CCP的SEM图, (e) Cu-Co-ZIF和(f) CCP的XRD图Fig. 3.2 SEM images of (a and b) Cu-Co-ZIF and (c and d) CCP. XRD patterns of (e) Cu-Co-ZIFand (f) CCP为了进一步证明复合材料中碳的存在，我们对其进行了拉曼光谱测试。如图3.3a所示，在1330 cm-1和1590 cm-1处的两个拉曼峰代表碳原子sp2杂化时的2D六方晶格。[51, 52]在477 cm-1和681 cm-1处的拉曼峰是归因于样品晶体结构中Co-O键的形成，说明我们成功合成了CCP复合材料。此外，由于样品是以硅片为基底进行测试，故会出现硅片的拉曼特征峰，标记为“*”。[53]同样，我们将对照组的材料(命名为NMC)做了相应的拉曼光谱测试，见图3.3a。既然XRD和拉曼测试都表明了碳是存在于复合材料之中的

西南大学硕士学位论文10图3.3 (a) CCP和NMC的拉曼测试图, (b) CCP在空气气氛下的TGA图Fig. 3.3 (a) Raman spectrum of CCP (line a) and NMC (line b). (b) TGA curve of CCP tested in theair图3.4 CCP的元素成像图Fig. 3.4 Elemental mapping images of the CCP sample如图3.5(a-b)，透射电子显微镜测试(TEM)显示，CCP多面体材料是由许多纳米小颗粒组成的多孔结构，且其表面被薄薄的碳层包裹。图3.5c是高分辨TEM(HRTEM)测试结果， 0.24 nm和0.20 nm的晶格间距分别对应于CuCo2O4晶体结构的(311)和(400)晶面。图3.5d所示的选区电子衍射(SAED)测试结果与HRTEM的测定结果相符。同时，我们对NMC的前躯体也进行了表面形貌表征，可以观察到其具有不规则的形貌(图3.6a)。如图3.6b，其前躯体经过煅烧处理之后的形貌遭到破坏

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3460720