金属氧化物与石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究
本文采用化学法设计制备了两种具有三维结构的二氧化锡与石墨烯复合材料和四氧化三钴与石墨烯复合材料，采用SEM、TEM、XRD、TG、XPS、N2吸-脱附、FT-IR和Raman等方法对材料的物化性能进行表征，并将其在充满氩气的手套箱中组装成硬币型电池，采用蓝电系统和电化学工作站对材料进行电化学性能测试，取得了以下主要研究成果。 （1）通过湿化学法制备的SnO2量子点胶体溶液，并将其与石墨烯水溶液混合并在水热反应下进行氧化还原反应，设计出具有三维框架的二氧化锡量子点/石墨烯复合材料（3DSnO2QDs@GF）。SnO2QDs@GF表面具有大量的介孔和超小型SnO2量子点，大大提高了三维结构的稳定性。这种结构的独特设计提高了比表面积并促进了离子传输。当用作锂离子电池的负极时，它具有1300mAhg-1的高可逆容量（电流密度为100mAg-1），出色的倍率性能和高循环稳定性（电流密度为10Ag-1，经过5000次循环后，容量保持率达到98%以上）。该新颖的合成策略可以进一步扩展到生产其他三维金属氧化物量子点/石墨烯复合材料，并作为电化学储能的高性能负极。 （2）以氧化石墨烯为基底，通过原位沉积法在其表面均匀地生长Co-MOF颗粒以通过配位获得GO/Co-MOF，然后通过原位聚合在GO/Co-MOF表面上紧密涂覆导电聚苯胺，最后经热处理得到三维聚苯胺包覆四氧化三钴/石墨烯复合材料（3DGF/Co3O4/PANI）。经研究发现聚吡咯包覆的钴氧化物颗粒在石墨烯基底上均匀生长，大大提高了材料的表面积。当用作锂离子电池的负极时显示了优异的电化学性能，在100mA?g-1的电流密度下，可逆电容量可达到1152mAhg-1，在8000mAg-1的电流密度下电容量为312mAhg-1，具有优异的倍率性能。该方法为石墨烯基高分子聚合物包覆金属有机框架复合材料在锂离子电池电极材料方面的应用提供了良好的实验数据和理论支持。
锂离子电池;三维石墨烯;金属氧化物;量子点;MOF;电化学性能
上海应用技术大学
硕士
工业催化
吴贵升;韩生
2020
中文
TM912
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）