用于锂离子电池的层状Ti 3 C 2 纳米复合材料及其电化学性能

发布时间：2025-01-15 16:04

　　层状MXenes材料是通过化学刻蚀法选择性刻蚀掉前驱体MAX相中的A层原子而得到一类新型二维材料。MXenes的化学通式为M_n+1X_n,其中,n=1,2,3,M为过渡金属元素,X为碳和/或氮元素。由于具有类石墨烯的二维层状结构、丰富的表面化学组成、优异的力学性能和良好的导电导热性能,MXenes在储能领域表现出极大的应用潜力。Ti₃C₂是二维层状MXenes材料的典型代表,本文首先对其前驱体Ti₃AlC₂的选取展开研究,确定合适的前驱体粉末和刻蚀工艺,再深入分析Ti₃C₂作为锂离子电池负极材料的电化学行为。制备了以Ti₃C₂为基体的新型高性能锂离子电池负极材料,并探究复合材料的形貌和组织结构与电化学储锂性能的关系。探索了燃烧合成法和无压烧结法制备的Ti₃AlC₂粉末的结构与刻蚀效果的关系,结果表明无压烧结法制备的粉末更易被刻蚀。选用HF作为刻蚀剂,...

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 MXenes的研究进展
        1.2.1 制备
        1.2.2 结构
        1.2.3 性能
        1.2.4 应用
    1.3 MXenes与负极材料
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 材料的制备和研究方法
    2.1 实验药品和设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验设备
    2.2 材料的制备
        2.2.1 多层Ti₃C₂ 的制备
        2.2.2 Ti₃C₂ 的热处理
        2.2.3 FNC@Ti₃C₂ 纳米复合材料的制备
        2.2.4 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料的制备
        2.2.5 碳包覆Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料的制备
        2.2.6 Si@m-Ti₃C₂ 纳米复合材料的制备
        2.2.7 Ti₃C₂ 纳米片的制备
        2.2.8 硅纳米颗粒的正电改性
        2.2.9 P-Si@f-Ti₃C₂ 纳米复合材料的制备
    2.3 材料的表征和物理性能
        2.3.1 组织结构分析
        2.3.2 化学组成分析
        2.3.3 物理性能测试
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 锂离子电池电极的制备
        2.4.2 锂离子电池的组装
        2.4.3 恒电流充放电测试
        2.4.4 循环伏安测试
        2.4.5 电化学交流阻抗测试
        2.4.6 恒电位间歇滴定测试
第3章 前驱体制备工艺选择及热处理工艺对Ti₃C₂ 电化学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 前驱体制备工艺选择
        3.2.1 前驱体的XRD分析
        3.2.2 前驱体刻蚀效果的比较
        3.2.3 Ti₃C₂ 的电化学性能测试与比较
    3.3 Ti₃C₂ 的热稳定性
        3.3.1 热重分析
        3.3.2 空气中热处理前后的组织结构变化
        3.3.3 真空中热处理前后的组织结构变化
    3.4 热处理对Ti₃C₂ 电化学性能的影响
        3.4.1 空气中热处理后的电化学性能
        3.4.2 真空中热处理后的电化学性能
    3.5 本章小结
第4章 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 FNC@Ti₃C₂ 纳米复合材料
        4.2.1 FNC@Ti₃C₂ 纳米复合材料的组织结构
        4.2.2 FNC@Ti₃C₂ 纳米复合材料的表面化学状态
        4.2.3 FNC@Ti₃C₂ 纳米复合材料的电化学性能
    4.3 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料
        4.3.1 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料的物相分析
        4.3.2 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料的组织形貌
        4.3.3 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料的表面化学状态
        4.3.4 Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料的电化学性能
    4.4 碳包覆Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料
        4.4.1 碳包覆Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料的物理表征
        4.4.2 碳包覆Fe₃O₄@Ti₃C₂ 纳米复合材料的电化学性能
    4.5 本章小结
第5章 Si@Ti₃C₂ 纳米复合材料及其电化学性能研究
    5.1 引言
    5.2 Si@m-Ti₃C₂ 纳米复合材料
        5.2.1 Si@m-Ti₃C₂ 纳米复合材料的物理表征
        5.2.2 Si@m-Ti₃C₂ 纳米复合材料的电化学性能
    5.3 f-Ti₃C₂和Ti₃C₂ 薄膜
        5.3.1 f-Ti₃C₂和Ti₃C₂ 薄膜的物理表征
        5.3.2 f-Ti₃C₂和Ti₃C₂ 薄膜的电化学性能
    5.4 P-Si@f-Ti₃C₂ 纳米复合材料
        5.4.1 P-Si纳米颗粒
        5.4.2 P-Si@f-Ti₃C₂ 纳米复合材料的物理表征
        5.4.3 P-Si@f-Ti₃C₂ 纳米复合材料的电化学性能
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：4027536