N/S共掺杂碳的可控制备及其储钠性能研究
发布时间：2021-05-21 02:33
锂离子电池因其能量密度大、体积小、无记忆效应等优势成为最重要的电化学储能方式,但是随着智能电网时代的到来和发展,锂资源有限,价格昂贵等问题将会导致出现新的能源危机。钠资源丰富,价格低廉,与锂离子电池具有相似工作原理的钠离子电池成为非常有发展前景的备选者。虽然锂离子电池发展成熟,但是由于钠离子半径大于锂离子半径,锂离子电池电极材料并不适合直接应用于钠离子电池,因此亟需开发出价格低廉,性能优异,适合于钠离子电池体系的电极材料,来提高电池性能。在众多的钠离子电池负极材料中,碳材料以其来源广泛,价格低廉,对环境友好等优势引起广泛关注。其中硬碳因嵌钠容量高,循环寿命长成为比较常用的钠离子电池负极材料。为进一步提硬碳的储钠性能,一般通过构建新颖的结构,或者通过杂原子掺杂进行表面修饰。将不同的杂原子（O、N、B、P、S等）引入碳骨架中,改变周围电荷分布及自旋密度,产生缺陷,进而提高储钠性能。本文主要以N/S共掺杂碳材料为中心,通过加入不同的杂原子源和碳源进行制备,并对掺杂后的材料进行相关表征以及探究其作为钠离子电池负极材料的性能。1.基于色散密度泛函理论的第一性原理理论模拟得出N,S共掺杂可以提高材...
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池概述
1.3 钠离子电池工作原理
1.4 钠离子电池负极材料
1.4.1 合金类
1.4.2 金属氧化物
1.4.3 碳基材料
1.5 论文的选题依据、研究内容及创新点
1.5.1 选题依据
1.5.2 研究内容
1.5.3 创新点
第二章 实验试剂及测试分析
2.1 实验主要试剂及仪器
2.1.1 化学试剂及仪器
2.1.2 实验设备及测试仪器
2.2 实验常用表征方法
2.2.1 场发射电子扫描显微镜（FESEM）
2.2.2 透射电子显微镜（TEM）
2.2.3 X射线衍射（XRD）
2.2.4 激光拉曼光谱（Raman）
2.2.5 傅里叶变换红外光谱（FIIR）
2.2.6 X射线光电子能谱（XPS）
2.2.7 氮气吸脱附分析（BET）
2.3 电性能测试
2.3.1 电极的制备
2.3.2 纽扣电池的组装
2.3.3 恒电流充放电测试
2.3.4 循环伏安测试
第三章N/S共掺杂碳纳米层的制备及其储钠性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.3 结果与讨论
3.3.1 第一性原理模拟计算N和S原子的掺杂对材料的影响
3.3.2 N/S共掺碳纳米层的FESEM和TEM表征
3.3.3 N/S共掺碳纳米层的BET测试分析
3.3.4 N/S共掺碳纳米层的XRD和Raman测试分析
3.3.5 N/S共掺碳纳米层的XPS测试分析
3.3.6 N/S共掺碳纳米层的FIIR测试分析
3.3.7 N/S共掺碳纳米层的电性能分析
3.4 本章小结
第四章 类网状N/S共掺杂微孔碳的制备及其储钠性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 实结果与讨论
4.3.1 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的FESEM和TEM表征
4.3.2 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的BET测试分析
4.3.3 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的XRD和Raman测试分析
4.3.4 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的XPS测试分析
4.3.5 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的电性能测试分析
4.4 本章小结
第五章N/S共掺杂微孔碳复合材料的制备及其储钠性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 结果与讨论
5.3.1 N/S共掺杂微孔碳复合材料的FESEM表征和TEM表征
5.3.2 N/S共掺杂微孔碳复合材料的BET测试分析
5.3.3 N/S共掺杂微孔碳复合材料的XRD和Raman测试分析
5.3.4 N/S共掺杂微孔碳复合材料的XPS测试分析
5.3.5 N/S共掺杂微孔碳复合材料的电性能测试分析
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
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3198880
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池概述
1.3 钠离子电池工作原理
1.4 钠离子电池负极材料
1.4.1 合金类
1.4.2 金属氧化物
1.4.3 碳基材料
1.5 论文的选题依据、研究内容及创新点
1.5.1 选题依据
1.5.2 研究内容
1.5.3 创新点
第二章 实验试剂及测试分析
2.1 实验主要试剂及仪器
2.1.1 化学试剂及仪器
2.1.2 实验设备及测试仪器
2.2 实验常用表征方法
2.2.1 场发射电子扫描显微镜（FESEM）
2.2.2 透射电子显微镜（TEM）
2.2.3 X射线衍射（XRD）
2.2.4 激光拉曼光谱（Raman）
2.2.5 傅里叶变换红外光谱（FIIR）
2.2.6 X射线光电子能谱（XPS）
2.2.7 氮气吸脱附分析（BET）
2.3 电性能测试
2.3.1 电极的制备
2.3.2 纽扣电池的组装
2.3.3 恒电流充放电测试
2.3.4 循环伏安测试
第三章N/S共掺杂碳纳米层的制备及其储钠性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.3 结果与讨论
3.3.1 第一性原理模拟计算N和S原子的掺杂对材料的影响
3.3.2 N/S共掺碳纳米层的FESEM和TEM表征
3.3.3 N/S共掺碳纳米层的BET测试分析
3.3.4 N/S共掺碳纳米层的XRD和Raman测试分析
3.3.5 N/S共掺碳纳米层的XPS测试分析
3.3.6 N/S共掺碳纳米层的FIIR测试分析
3.3.7 N/S共掺碳纳米层的电性能分析
3.4 本章小结
第四章 类网状N/S共掺杂微孔碳的制备及其储钠性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.3 实结果与讨论
4.3.1 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的FESEM和TEM表征
4.3.2 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的BET测试分析
4.3.3 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的XRD和Raman测试分析
4.3.4 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的XPS测试分析
4.3.5 类网状N/S共掺杂微孔碳材料的电性能测试分析
4.4 本章小结
第五章N/S共掺杂微孔碳复合材料的制备及其储钠性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 结果与讨论
5.3.1 N/S共掺杂微孔碳复合材料的FESEM表征和TEM表征
5.3.2 N/S共掺杂微孔碳复合材料的BET测试分析
5.3.3 N/S共掺杂微孔碳复合材料的XRD和Raman测试分析
5.3.4 N/S共掺杂微孔碳复合材料的XPS测试分析
5.3.5 N/S共掺杂微孔碳复合材料的电性能测试分析
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
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本文编号：3198880
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