二维Ti 3 C 2 基层状材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2022-05-02 22:37

　　锂离子电池作为一种绿色环保储能装置,因其循环稳定性好、能量密度高和环境友好而受到广泛关注。近年来,二维过渡金属碳氮化物（MXenes）以其较高的机械强度、优异的导电性、较高的比表面积和容纳嵌入物的能力,引起了科研者的兴趣。但是,大多数的MXenes来源于氢氟酸（HF）刻蚀Ti₃AlC₂,而Ti₃AlC₂在商业上无法大批量供应,生产成本高,所以本文采用Ti₃SiC₂作为供应充足且廉价的MAX相制备MXenes。本文首次利用HF和氧化剂对Ti₃SiC₂中的硅进行选择性蚀刻来制备二维层状Ti₃C₂,并用作锂离子电池负极材料。通过调控氧化剂的氧化性和蚀刻温度,能有效控制二维Ti₃C₂的层间距离。其次,采用原位生长法将二维Ti₃C₂与TiO₂进行复合和静电吸引法将二维Ti... 

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池的发展历史
        1.2.2 锂离子电池的结构和特点
        1.2.3 锂离子电池工作原理
    1.3 二维材料的研究现状
        1.3.1 二维材料的分类
        1.3.2 二维材料的应用
    1.4 MXenes在锂离子电池中的应用现状
        1.4.1 MXenes的制备
        1.4.2 MXenes的结构与性质
        1.4.3 MXenes的嵌锂机理
    1.5 本论文的研究目的及主要内容
第二章 实验方案与研究方法
    2.1 实验原料和实验设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备
    2.2 实验样品表征方法
        2.2.1 X射线衍射仪
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 透射电子显微镜
        2.2.4 比表面积与孔隙度分析仪
        2.2.5 拉曼光谱仪
        2.2.6 X射线光电子能谱分析
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 锂离子电池电极的制备
        2.3.2 锂离子电池的组装
        2.3.3 恒电流充放电测试
        2.3.4 循环伏安测试
        2.3.5 电化学交流阻抗测试
第三章 二维层状Ti_3C_2@TiO_2 复合材料的制备及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 二维层状Ti_3C_2材料的制备
        3.2.2 二维层状Ti_3C_2@TiO_2 复合材料的制备
        3.2.3 材料的表征与性能测试
    3.3 结果与分析
        3.3.1 不同刻蚀温度对二维层状Ti_3C_2材料形貌的影响
        3.3.2 二维层状Ti_3C_2和Ti_3C_2@TiO_2 复合材料物相分析和表征
        3.3.3 二维层状Ti_3C_2和Ti_3C_2@TiO_2 复合材料电化学性能测试
    3.4 本章小结
第四章 氮掺杂二维层状Ti_3C_2@TiO_2 复合材料的制备及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 二维层状氮掺杂Ti_3C_2材料的制备
        4.2.2 氮掺杂二维层状Ti_3C_2@TiO_2 复合材料的制备
        4.2.3 材料的表征与性能测试
    4.3 结果与分析
        4.3.1 不同刻蚀条件对Ti_3C_2材料的影响
        4.3.2 氮掺杂二维层状Ti_3C_2和Ti_3C_2@TiO_2 复合材料的物相分析和表征
        4.3.3 氮掺杂二维层状Ti_3C_2和Ti_3C_2@TiO_2 复合材料电化学性能测试
    4.4 本章小结
第五章 氮掺杂二维层状Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 复合材料的制备及其电化学性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 ZnCo_2O_4纳米片的制备
        5.2.2 氮掺杂二维层状Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 复合材料的制备
        5.2.3 材料的表征与性能测试
    5.3 结果与分析
        5.3.1 不同复合比例对氮掺杂二维层状Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 复合材料的影响
        5.3.2 氮掺杂二维层状Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 复合材料的物相分析和表征
        5.3.3 氮掺杂二维层状Ti_3C_2@ZnCo_2O_4 复合材料的电化学性能测试
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]锂电池发展简史[J]. 黄彦瑜.  物理. 2007(08)
[2]锂离子二次电池的应用和发展[J]. 安平,其鲁.  北京大学学报(自然科学版). 2006(S1)



本文编号：3650093