MOFs衍生碳基复合材料微结构与电化学性能研究

发布时间：2024-03-31 21:11

　　碳材料具有结构稳定、化学稳定性强、力学性能好、比表面积大及反应活性位点多等特点,广泛应用于储能、气体吸附、催化等领域。碳材料存在理论比容量低、循环稳定性差、电导率低及电化学性能差等缺点,制约了碳材料在储能领域的应用,新型负极材料成为当前储能领域的研究热点。过渡金属氧化物材料具有理论比容量大、安全性高等优点倍受研究者关注,但其结构不稳定,比表面积小、反应活性位点少和电导率低的问题限制了其发展。针对上述问题,本文以纺丝碳、三维石墨烯(3DGF)、三维多孔碳(3DPC)为碳基底材料,结合Zn-MOFs、Co-MOFs及Zn/Co-MOFs前驱体,制备四种碳基复合材料,研究材料微观结构对电化学性能的影响规律。采用静电纺丝和热煅烧法,以Zn-MOFs多面体颗粒为前驱体,制备多孔CNFs(碳纳米纤维)材料。采用溶剂热和热煅烧法,制备3DGF/Co3O4纳米片复合材料。以Co-MOFs为前驱体,与三维多孔碳基(3DPC)复合,采用溶剂热和热煅烧,制备3DPC/Co/CoO复合材料。以Zn/Co-MOFs为前驱体,泡沫镍为基底,采用溶剂热和热煅烧法,制备ZnO/Co3O4/C多孔核壳结构材料。采用 S...

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【部分图文】：

图1-1锂离子电池基本工作原理（a）锂离子嵌入原理（b）充放电原理

第1章绪论-3-图1-1锂离子电池基本工作原理（a）锂离子嵌入原理（b）充放电原理Figure1-1ThebasicworkingprinciplesofLIBs(a)Li+insertingtheory(b)theoryofcharginganddischarging锂离子电池....

图1-2MOFs及衍生纳米材料在电池和超级电容器中研究进展Figure1-2ResearchprogressesofMOFsandderivednanomaterialsinbatteriesandSCs

哈尔滨理工大学工学博士学位论文-6-金属离子至少有一个锂离子可进行可逆嵌入、脱出，具有很高能量密度。1.3MOFs衍生纳米材料研究进展能源问题是全世界重要议题，其中高容量绿色离子电池与超级电容器正逐渐占据人们视野[41-46]。传统电极材料具有容量低，稳定性与循环性能差等特点。M....

图1-3Zn-MOFs衍生多孔碳材料合成与应用（a）多孔碳合成示意图

哈尔滨理工大学工学博士学位论文-8-寸Co-MOFs合成三维石墨化多孔碳网络[73]。类似还有核壳结构Co/CoO/Co-MOFs复合物合成，当作为超级电容器电极时，具有很好电化学特性[74]。利用Co-MOFs可合成C-Co-N纳米多孔多面体，用作锂碲电池，具有2621mAh高....

图1-4MOFs衍生NiO与TiO2的合成（a）NiO的合成与微观结构（b）TiO2的合成与倍率性能

展现出优秀储锂能力及较好倍率性能与循环稳定性[81]，类似研究还有煅烧法获得十二面体Co3O4，作为锂离子电池正极具有1550mAhg-1可逆容量与优秀循环稳定性[82]。采用两步煅烧方法，利用Zn-MOFs材料，合成多孔碳掺杂立方ZnO，不仅保留ZnO纳米....

本文编号：3944499