黑磷及其复合材料在储能方面的应用
发布时间：2022-11-07 19:13
黑磷的理论比容量达到2596 mAh/g,仅次于硅材料,而受到越来越多的研究者关注。但是因其材料本身的一些特性,比如膨胀系数高,易被氧化,在应用领域受到了很多的限制。因此本文利用在黑磷表面反应以及与其他导电高分子复合将其应用在超级电容器和二次电池。其结论如下:（1）磷烯的制备采用电化学阴极剥离。电化学制备的黑磷烯没有被氧化、结构完整、少层、尺寸大小为微米级别、可大规模制备,能够应用于各种领域。（2）磷烯单独作为电极材料易发生材料膨胀。利用磷烯与活性电解质的作用,制备了磷烯为负极的超级电容器。碘离子的氧化还原反应发生在磷烯与电解液形成的界面,而不是离子进入磷烯层间。相比于传统的活性炭,在同等条件下进行了的电化学测试,其提高了比电容、能量密度以及循环稳定性。当电流密度为250mA/g时,比电容达到3181.5F/g,是活性炭的1.5倍。在电流密度为125 mA/g,比能量密度达到203.7 Wh/kg。（3）聚苯胺锌离子电池存在着比容量低、循环稳定性差等问题。通过原位聚合的方法得到了磷烯/聚苯胺复合电极材料,保护了磷烯,使其不被氧化,磷烯的存在增加了聚苯胺的比表面。加入磷烯后,电池最高比容...
【文章页数】：82 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 黑磷的结构
1.3 黑磷的特殊性质
1.3.1 可调带隙
1.3.2 生物相容性
1.3.3 导电性和载流子迁移率
1.3.4 环境稳定性
1.4 黑磷烯的制备
1.4.1 机械剥离
1.4.2 液相剥离
1.4.3 电化学剥离
1.5 黑磷的应用
1.5.1 湿度和气体传感器
1.5.2 光电探测器
1.5.3 生物医药
1.5.4 能源存储
1.6 研究内容和意义
1.6.1 研究意义
1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 表征手段
2.2.1 扫描电子显微镜
2.2.2 透射电子显微镜
2.2.3 X射线衍射
2.2.4 光电子能谱
2.2.5 原子力显微镜
2.2.6 拉曼光谱
2.3 超级电容器和聚苯胺锌离子电池的测试
2.3.1 循环伏安法(CV)
2.3.2 交流阻抗(EIS)
2.3.4 恒流充放电(GCD)
第三章 黑磷烯的电化学制备
3.1 引言
3.2 磷烯的电化学剥离
3.3 结果与讨论
3.3.1 黑磷的剥离机理
3.3.2 磷烯的AFM分析
3.3.3 黑磷与磷烯的SEM图比较
3.3.4 磷烯P6与P8样品的TEM
3.3.5 磷烯的XPS分析
3.3.6 磷烯的拉曼谱图分析
3.3.7 磷烯的XRD分析
3.3.8 磷烯的剥离速率研究
3.4 本章小结
第四章 磷烯作为超级电容器的负极的电化学性能研究
4.1 引言
4.2 电极的制备
4.3 电化学性能研究
4.4 小结
第五章 聚苯胺/黑磷烯复合电极在聚合物锌离子电池中的应用
5.1 引言
5.2 聚苯胺/黑磷烯复合材料的制备
5.3 极片制作与电池组装
5.4 结果分析与讨论
5.4.1 XRD分析
5.4.2 Raman分析
5.4.3 SEM分析
5.4.4 聚合物锌离子电池的电化学性能分析
5.5 本章小结
第六章 聚噻吩基复合电极在活性电解质中的电化学性能研究
6.1 引言
6.2 电极材料的制备
6.2.1 多壁碳纳米管(MWCNTs)的改性
6.2.2 电极片的制备
6.3 结果与讨论
6.3.1 SEM分析
6.3.2 XRD分析
6.3.3 电化学性能分析
6.4 小结
第七章 结论
参考文献
致谢
硕士期间发表的学术论文及科研成果
作者及导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维黑磷物理性质及化学稳定性的研究进展[J]. 贾蕾,雷天民. 材料导报. 2018(07)
硕士论文
[1]二维黑磷纳米片的制备与分散性研究[D]. 张玉勤.北京化工大学 2018
[2]磷酸钒钠正极在水系电池中的电化学性能研究[D]. 张欣欣.青岛科技大学 2018
[3]电动汽车锌聚苯胺电池特性及应用研究[D]. 吕远.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3704247
【文章页数】：82 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 黑磷的结构
1.3 黑磷的特殊性质
1.3.1 可调带隙
1.3.2 生物相容性
1.3.3 导电性和载流子迁移率
1.3.4 环境稳定性
1.4 黑磷烯的制备
1.4.1 机械剥离
1.4.2 液相剥离
1.4.3 电化学剥离
1.5 黑磷的应用
1.5.1 湿度和气体传感器
1.5.2 光电探测器
1.5.3 生物医药
1.5.4 能源存储
1.6 研究内容和意义
1.6.1 研究意义
1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 表征手段
2.2.1 扫描电子显微镜
2.2.2 透射电子显微镜
2.2.3 X射线衍射
2.2.4 光电子能谱
2.2.5 原子力显微镜
2.2.6 拉曼光谱
2.3 超级电容器和聚苯胺锌离子电池的测试
2.3.1 循环伏安法(CV)
2.3.2 交流阻抗(EIS)
2.3.4 恒流充放电(GCD)
第三章 黑磷烯的电化学制备
3.1 引言
3.2 磷烯的电化学剥离
3.3 结果与讨论
3.3.1 黑磷的剥离机理
3.3.2 磷烯的AFM分析
3.3.3 黑磷与磷烯的SEM图比较
3.3.4 磷烯P6与P8样品的TEM
3.3.5 磷烯的XPS分析
3.3.6 磷烯的拉曼谱图分析
3.3.7 磷烯的XRD分析
3.3.8 磷烯的剥离速率研究
3.4 本章小结
第四章 磷烯作为超级电容器的负极的电化学性能研究
4.1 引言
4.2 电极的制备
4.3 电化学性能研究
4.4 小结
第五章 聚苯胺/黑磷烯复合电极在聚合物锌离子电池中的应用
5.1 引言
5.2 聚苯胺/黑磷烯复合材料的制备
5.3 极片制作与电池组装
5.4 结果分析与讨论
5.4.1 XRD分析
5.4.2 Raman分析
5.4.3 SEM分析
5.4.4 聚合物锌离子电池的电化学性能分析
5.5 本章小结
第六章 聚噻吩基复合电极在活性电解质中的电化学性能研究
6.1 引言
6.2 电极材料的制备
6.2.1 多壁碳纳米管(MWCNTs)的改性
6.2.2 电极片的制备
6.3 结果与讨论
6.3.1 SEM分析
6.3.2 XRD分析
6.3.3 电化学性能分析
6.4 小结
第七章 结论
参考文献
致谢
硕士期间发表的学术论文及科研成果
作者及导师简介
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维黑磷物理性质及化学稳定性的研究进展[J]. 贾蕾,雷天民. 材料导报. 2018(07)
硕士论文
[1]二维黑磷纳米片的制备与分散性研究[D]. 张玉勤.北京化工大学 2018
[2]磷酸钒钠正极在水系电池中的电化学性能研究[D]. 张欣欣.青岛科技大学 2018
[3]电动汽车锌聚苯胺电池特性及应用研究[D]. 吕远.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3704247
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3704247.html
