氧化镍材料及石墨烯负载硫化钴材料的合成与性能研究

发布时间：2017-09-17 12:19

  本文关键词：氧化镍材料及石墨烯负载硫化钴材料的合成与性能研究

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【摘要】：本文主要研究了氧化镍(Ni O)材料及硫化钴复合材料(Co S-graphene)的制备,并作为锂离子电池负极材料进行了电化学性能研究。与此同时,涉及了镍基金属有机骨架(Ni-MOFs)材料对氨基硼烷(AB)放氢性能和Co S-graphene复合材料对亚甲基蓝(MB)光催化性能的探索。具体如下:(1)以硝酸镍和均苯三酸(H3BTC)为原料,采用微波辅助法合成了镍基金属有机骨架(Ni-MOFs),并通过在空气中直接煅烧得到蛋黄-蛋壳结构氧化镍材料。研究发现,硝酸镍与均苯三酸的比例对氧化镍材料的形貌和电化学性能有重要影响。蛋黄-蛋壳结构氧化镍材料作为锂离子电池负极材料在0.2 A/g的电流密度下首次可逆比容量为1060 m Ah/g,且具有较好的倍率特性。同时,Ni-MOFs降低了氨基硼烷的放氢温度且抑制了副产物的产生。(2)以乙二胺(En)为结构导向剂,采用溶剂热法,成功合成了片状硫化钴(Co S)材料及石墨烯负载片状硫化钴(Co S-graphene)复合材料。通过改变石墨烯的量可以进一步调节Co S-graphene复合材料中硫化钴的形状和尺寸。片状硫化钴与高导电性石墨烯的紧密接触有利于电子和离子的传输及提高复合材料的结构稳定性。研究发现,石墨烯的质量含量为26.2%的石墨烯负载硫化钴复合材料作为锂离子电池负极材料具有极佳的电化学性能。在0.1 C的电流密度下循环80次后可逆比容量仍保持在898 m Ah/g且具有良好的倍率性能。同时,本文首次报道了石墨烯负载硫化钴复合材料作为光催化剂降解有机污染物亚甲基蓝(MB)并拥有较好的光催化性能。
【关键词】：氧化镍 硫化钴 石墨烯 锂离子电池 金属有机骨架
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O646.54;TM912
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-27
• 1.1 锂离子电池概述12-13
• 1.2 锂离子电池的工作原理13-14
• 1.3 锂离子电池的优势14
• 1.4 锂离子电池的负极材料14-25
• 1.4.1 碳素材料15-16
• 1.4.2 金属硫化物16-19
• 1.4.3 过渡金属氧化物19-21
• 1.4.4 石墨烯基复合材料21-25
• 1.5 本文主要研究内容25-27
• 第二章 实验部分27-38
• 2.1 实验药品与实验仪器27-29
• 2.1.1 实验药品27-28
• 2.1.2 实验仪器28-29
• 2.2 材料性质与表征29-32
• 2.2.1 X-射线衍射（X-ray diffraction, XRD）29
• 2.2.2 扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）29-30
• 2.2.3 透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）30
• 2.2.4 电导率仪30
• 2.2.5 比表面积测试仪（Brunner-Emmet-Teller，BET）30-31
• 2.2.6 拉曼光谱(Raman)31
• 2.2.7 元素分析仪31
• 2.2.8 荧光光谱仪31
• 2.2.9 紫外可见光谱仪31-32
• 2.3 材料电化学性能32-37
• 2.3.1 电极的制备32
• 2.3.2 电池的装配32-33
• 2.3.3 充放电测试33
• 2.3.4 循环伏安（CV）测试33-35
• 2.3.5 交流阻抗（EIS）测试35-37
• 2.4 材料光催化性能测试37
• 2.5 金属有机骨架结构负载AB复合材料的放氢性能测试37-38
• 第三章 镍基金属有机骨架和氧化镍的制备及其储锂性能和储氢性能的研究38-54
• 3.1 引言38-39
• 3.2 材料的制备39-40
• 3.2.1 镍基金属有机骨架（Ni-MOFs）的制备39
• 3.2.2 蛋黄-蛋壳结构氧化镍（NiO）的制备39
• 3.2.3 AB@ Ni-MOFs的制备39-40
• 3.3 材料表征及性能测试40-41
• 3.3.1 材料表征40
• 3.3.2 电化学性能测试40
• 3.3.3 放氢性能测试40-41
• 3.4 结果与讨论41-53
• 3.4.1 材料表征41-47
• 3.4.2 氧化镍材料电化学性能47-51
• 3.4.3 放氢性能测试51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 石墨烯基片状硫化钴复合材料的制备及其储锂和光催化性能的研究54-73
• 4.1 引言54-55
• 4.2 材料制备55-57
• 4.2.1 石墨烯的制备55-56
• 4.2.2 片状硫化钴的制备56
• 4.2.3 石墨烯负载片状硫化钴复合材料的制备56
• 4.2.4 材料表征及性能测试56-57
• 4.3 结果和讨论57-72
• 4.3.1 材料表征57-63
• 4.3.2 材料电化学性能63-68
• 4.3.3 材料光催化性能68-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 结论与展望73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 展望74-75
• 参考文献75-89
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文89-90
• 作者在攻读硕士学位期间所作的项目90-91
• 致谢91

【共引文献】

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本文编号：869373