TiO 2 /石墨烯气凝胶的结构控制及其电化学性能

发布时间：2021-12-19 17:28

　　石墨烯因其独特的二维纳米结构、优异的导电性能及超高比表面积,成为一种潜在的锂离子电池负极材料。但众多研究表明,当单一石墨烯用作锂离子电池负极材料时,存在首次库伦效率低、稳定嵌锂容量低等不足。对此,本论文采用水热法合成了系列石墨烯气凝胶以有效改善锂离子在石墨烯表面的扩散或电子迁移状态,并在此工作基础上,进一步利用TiO2的理论容量,合成了TiO2/石墨气烯凝胶复合材料。本工作的创新之处在于：在石墨烯凝胶表面原位生长了尺寸为4-10 nm的纳米TiO2,且Ti02纳米颗粒能够在石墨烯表面均匀分散。本论文具体研究了：1)制备工艺对石墨烯气凝胶的微结构及其电化学性能影响；2)以硫酸氧钛为钛源,一步法合成纳米TiO2/石墨烯气凝胶复合材料,并研究了不同反应条件下TiO2/石墨烯气凝胶复合材料的结构特点及电化学性能。该研究得到如下主要结果。(1)当氧化石墨烯的浓度为2 mg/ml、水热温度为180℃、反应时间为12 h时,所制石墨烯气凝胶的比表面积、孔容和平均孔径分别为128m2/g、0.545 cm3/g、3 nmo(2)当氧化石墨烯浓度为2 mg/ml、硫酸氧钛为120 mg、尿素为60 mg...

【文章来源】： 华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 石墨烯的研究进展
        1.1.1 石墨烯的特性
        1.1.2 石墨烯的制备方法
    1.2 石墨烯气凝胶的研究进展
        1.2.1 石墨烯气凝胶的制备
        1.2.2 石墨烯气凝胶的应用
    1.3 锂离子电池的研究进展
        1.3.1 锂离子电池的工作原理
        1.3.2 锂离子电池正极材料的研究进展
        1.3.3 锂离子电池负极材料的研究进展
        1.3.4 二氧化钛作锂离子负极材料的研究进展
    1.4 本课题的提出及研究内容
第2章 实验部分
    2.1 药品和试剂
    2.2 仪器和设备
    2.3 材料的分析表征
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 扫描电镜和透射电镜分析
        2.3.3 比表面积和孔结构分析
        2.3.4 热重分析
    2.4 电池的组装
    2.5 材料的电化学性能测试
        2.5.1 充放电性能分析
        2.5.2 循环伏安性能分析
        2.5.3 交流阻抗分析
        2.5.4 倍率性能分析
第3章 石墨烯气凝胶的结构控制及电化学性能
    3.1 引言
    3.2 石墨烯气凝胶的制备
        3.2.1 氧化石墨烯的制备
        3.2.2 石墨烯气凝胶的制备
    3.3 石墨烯气凝胶的结构控制
        3.3.1 氧化石墨烯浓度的影响
        3.3.2 水热时间的影响
    3.4 石墨烯气凝胶的物化性质
        3.4.1 XRD分析
        3.4.2 热重分析
        3.4.3 拉曼光谱分析
        3.4.4 石墨烯气凝胶孔结构分析
        3.4.5 石墨烯气凝胶红外光谱
        3.4.6 石墨烯气凝胶元素分析
    3.5 石墨烯气凝胶的电化学性能
        3.5.1 充放电性能
        3.5.2 循环伏安性能
        3.5.3 循环性能
        3.5.4 倍率性能
        3.5.5 交流阻抗性能
    3.6 本章小结
第4章 二氧化钛/石墨烯气凝胶复合材料的结构控制及电化学性能
    4.1 引言
    4.2 二氧化钛/石墨烯气凝胶复合材料的制备
    4.3 氧化钛/石墨烯气凝胶复合材料的结构控制
        4.3.1 TiOSO₄用量的影响
        4.3.2 pH值的影响
        4.3.3 水热时间的影响
    4.4 二氧化钛/石墨烯气凝胶复合材料的合成机理
    4.5 二氧化钛/石墨烯气凝胶复合材料的物化性质
        4.5.1 XRD分析
        4.5.2 热重分析
        4.5.3 拉曼光谱分析
        4.5.4 孔结构分析
        4.5.5 二氧化钛/石墨烯气凝胶复合材料元素分析
    4.6 二氧化钛/石墨烯气凝胶复合材料电化学性能
        4.6.1 充放电性能
        4.6.2 循环性能
        4.6.3 倍率性能
        4.6.4 交流阻抗性能
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 主要结论
    5.2 工作展望
参考文献
作者发表论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]微波辐照液相法合成石墨烯 [J]. 王灿,王艳莉,詹亮,杨光智,杨俊和,乔文明,凌立成.  无机材料学报. 2012(07)
[2]锂离子电池正极材料研究的新动向和挑战 [J]. 章福平,纪勇,李安东,范昊,蒋圆闻,顾谌翟.  化学通报. 2011(10)
[3]锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3的研究进展 [J]. 翟静,赵敏寿,沙鸥,王丹丹,张丽.  稀有金属材料与工程. 2010(07)
[4]TiO2纳米管的电化学性能研究 [J]. 曹彬,徐金威,丁玲红,张伟风.  电化学. 2006(04)
[5]纳米碳管作为锂离子电池负极材料的研究 [J]. 刘春燕,唐致远,赵秉英.  天津大学学报. 2001(01)



本文编号：3544770