静电纺丝法组装MOF基衍生材料及其锂电性能的研究

发布时间：2021-07-02 16:05

　　本论文主要通过静电纺丝技术将不同种类的金属有机框架（MOFs）颗粒组装成一维纳米纤维,然后通过后处理得到含有过渡金属氧化物的MOF基复合碳材料,在这个过程中,通过调控制备MOF的条件,纺丝条件,煅烧条件等制备出不同的材料,用作锂离子电池负极材料。将所制备的材料用作锂电池性能研究时,可以发现材料的不同组分和结构对其锂电性能产生巨大影响,因此需要制备出更加优异的MOF基复合碳材料。本论文的主要内容和成果如下:1. 制备了超小SnO₂/N掺杂的核-壳结构碳基复合纳米纤维（PCNF@SnO₂@CN）。首先,利用静电纺丝技术将制备的ZIF-8颗粒组装在聚丙烯腈（PAN）电纺纤维内,并通过后续的高温煅烧使其进一步转化为N掺杂的多孔碳纳米纤维（称为PCNFs）;然后通过水热法,以Sn Cl₂·2H₂O为前驱体,成功的将超小SnO₂晶体（3-5 nm）嵌入到PCNFs（PCNF@SnO₂）;最后,将多巴胺盐酸盐（PDA）原位聚合在纤维表面并进一步煅烧,制备了界面中嵌有超小... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

钴酸锂离子电池充放电示意图

第一章绪论5常见的方法是将聚合物溶解在溶剂中以形成聚合物溶液，将得到的聚合物溶液加入到由连接到控制流量的注射泵的注射器中，然后在注射器针头上接上产生电荷的高压电源的一个电极，另一个电极接到收集器上，收集器可以是板状或旋转的滚筒[43,44]。聚合物溶液被加载到注射器中并在带电针头内部流动。由于电势的原因在针尖上形成的液滴被吸引到收集器，从而变形为泰勒锥。然后，圆锥体变成了喷射流，在不稳定和混乱的飞行中不断地被拉伸[45,46]。在此过程中，溶剂迅速蒸发，迅速干燥，最终无规分布的聚合物纤维沉积在收集器上。在经过一段沉积时间之后，即获得静电纺丝膜。图1.2静电纺丝的装置示意图Figure1.2Schematicofelectrostaticspinningdevice静电纺丝技术被广泛的应用于用于组装制备一维纳米纤维。通过静电纺丝获得的一维纤维，具有尺寸分布均匀，且尺寸易于控制的优点。与此同时我们可以通过配置不同的电纺液，将不同的纳米材料（如纳米颗粒，纳米棒等）组装到纤维中，通过后续处理，所得的纤维具备不同的特点（如较大的比表面积，更多的活性位点，结构更加稳定，具有亲疏水性等），可以应用到生物医药载体，电催化，油水分离等方面。1.4.2静电纺丝的影响因素根据静电纺丝的过程，可以了解到所配置的聚合物溶液的性质（例如聚合物的相对分子质量，聚合物溶液的浓度、粘度、表面张力和电导率等），电纺过程的工艺参数（例如施加电压，溶液流率，纤维接收距离）和环境参数（例如环境温度和湿度）对静电纺丝过程中纤维的形态都有影响。1.4.2.1聚合物溶液的性质1.4.2.1.1聚合物的相对分子质量

起了科研工作者的极大兴趣[76-79]。但是，其也存在着以下缺点：高温碳化会导致孔隙结构塌陷，稳定性变差，比表面积下降的情况，影响着气体传输，这都会影响材料的ORR性能。因此我们迫切需要把MOF颗粒组装到结构和形貌更稳定的材料中。经过多年的研究，静电纺丝技术已被证明是制备纳米纤维的简便方法，也是组装纳米颗粒和制备功能材料的强大技术[80]。同时可以调节电纺液的的组成，来获得不同形态的纳米纤维，同时也促进电纺纤维介孔和微孔之间的有效转变，因此，静电纺丝技术用于制备电催化剂已经得到广泛的研究[81,82]。图1.3ES-CNCo-n催化剂制备过程，不同样品的LSV曲线以及相应的半波电位图[83]Figure1.3TypicalpreparationprocessofES-CNCo-n,LSVcurvesandhalf-wavepotentialsof.differentsamples如图1.3所示，Zhang等人通过静电纺丝技术将不同锌钴比例的BMZIF组装到一维纳米纤维中，接着通过高温煅烧得到一维碳纤维（ES-CNCo-n

【参考文献】：
期刊论文
[1]Progress in electrolytes for rechargeable Li-based batteries and beyond[J]. Qi Li,Juner Chen,Lei Fan,Xueqian Kong,Yingying Lu.  Green Energy & Environment. 2016(01)



本文编号：3260779