黑磷的制备、表征及其储锂性能研究

发布时间：2020-08-27 17:32

【摘要】：黑磷的性质稳定,性能优异,在储能、催化、生物医药、光电子等领域都具有很好的应用前景。目前,我国磷化工行业正面临升级转型的现状,研究黑磷的制备及其应用对推动黑磷及磷化工行业的发展具有重要意义。本文从黑磷的制备出发,研究了低成本制备黑磷的方法和宏量制备纳米黑磷的方法,并研究了磷烯/石墨烯复合材料在锂离子电池领域的应用。采用以分析纯红磷为原料、常压封装石英管的矿化法制备出了黑磷,大大降低了成本。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)表征对黑磷的结构形貌进行分析,结果表明,采用该方法制备的黑磷为正交晶型的黑磷,结晶性好,纯度高,具有片层结构。研究了矿化剂用量、反应器大小对黑磷收率的影响,结果表明,矿化剂用量、反应器大小会影响黑磷的收率。开发出了一种高纯黑磷的制备方法,同时初步研究了黑磷的生长机制。采用高压均质法制备出了纳米黑磷,采用SEM,透射电镜(TEM),XRD,拉曼光谱对纳米黑磷的结构形貌进行了表征,结果表明,高压均质法制备得到的纳米黑磷产量高,结晶性好,制备过程耗时短。同时研究了干燥方式对纳米黑磷形貌的影响,结果表明,直接冷冻干燥可以获得剥离效果较好的纳米黑磷。进一步研究了均质次数对纳米黑磷剥离效果的影响,结果说明均质20次即可得到黑磷纳米片,但均质60次时可以得到片层较薄的黑磷纳米片,但会有较明显的团聚现象。采用高压均质法制备出了磷烯/石墨烯复合材料,采用SEM、TEM、XRD、拉曼对其形貌结构表征,在制备过程中没有破坏其结构,质量较高。同时研究了磷烯/石墨烯复合材料的储锂性能,采用恒流充放电测试,研究了其循环伏安、充放电性能和循环性能,结果说明该复合材料的首次可逆比容量高达1960 mAh g~(-1),通过调节碳磷比可以有效改善其循环性能。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ126.31;TM912
【图文】：

分布图,磷矿资源,分布图,磷矿石

昆明理工大学硕士学位论文其中，云南省具有丰富的磷矿资源，已探明的磷矿储量占全国总储量的 26%，在全国位居榜首，并且分布集中，多可露天开采，储量大，矿石质量优良，品位高，全省磷矿石平局 P2O5含量为 22.45%，远比全国磷矿石平均 P2O5品位 17%要高，采出原矿平均品位均大于 28%，得天独厚的磷矿资源优势也就奠定了云南省雄厚的磷化工基础。

分布图,分布图,黄磷,开工率

我国黄磷无论是产能产量，还是消耗量都局世界首能过剩，开工率低。经过二三十多年的快速发展，我国黄几年年来开工率一直低于50%。目前仍然有计划和规划的产。政策愈严，行业调整压力大。黄磷产业消耗的能量高，重污染环境。随着近几年，国家出台了一系列整治环保的环保力度，给与黄磷行业的压力巨大。盐及磷化物行业：目前我国生产的磷酸盐类产品主要有三和饲料磷酸盐等，其产品的总规模，无论是产能产量，还。出口量较大的品种有磷酸、三聚磷酸钠、食品级和饲料、六偏磷酸钠等。行业发展特点：黄磷后加工产品主要是，附加值低，精细磷化工产品少，精细化程度不够高。传产规模大，产能过剩，开工率低，在满足我国自主消耗量余的 35%~50%的磷酸盐产品出口以平衡国内市场。而高端国产比例低，反而须依赖进口解决国内需求。

熔化法,矿化剂,红磷

图 1.4 铋熔化法制备黑磷装置示意图[32]Fig 1.4 Device diagram of bismuth-flux metho方法，矿化法则是一种条件温和的制备方法现的，最初是使用金(Au)、锡(Sn)和碘化高锡其具体步骤如下：首先，将矿化剂与红磷按，经过一系列升降温程序，即可制备出黑磷磷及反应生成的金属磷化物等杂质。随后他n)和 SnI4为矿化剂与红磷反应，同样制备出程中都要用到贵金属 Au，Au 的价格高昂，年，Nilges 等[35]继续深入研究并发现即使矿化剂也能制备出黑磷。最近，Zhang 等[36]发红磷为原料两步加热就可制备出结晶度高的

【参考文献】