姜志浩:含金属有机框架的一维静电纺丝纤维的制备及其在锂离子电池中的应用论文

姜志浩:含金属有机框架的一维静电纺丝纤维的制备及其在锂离子电池中的应用论文

本文主要研究内容

作者姜志浩(2019)在《含金属有机框架的一维静电纺丝纤维的制备及其在锂离子电池中的应用》一文中研究指出:本论文主要利用静电纺丝技术组装金属-有机框架(MOF)纳米颗粒,制备尺寸均匀可控的含有大量MOF颗粒的静电纺丝纳米纤维。经过一系列后处理,获得表面包覆硫化物纳米片或内部镶嵌过渡金属/金属碳化物的一维半导体纳米复合材料。将上述所制备的样品作为锂离子电池负极材料进行研究,探索材料的结构和组分等对电池电化学性能的影响,制备具有高锂电性能的MOF基衍生碳纳米复合材料。本论文主要研究内容如下:1.制备了具有高锂电性能的MoS2/N掺杂的多孔碳纳米纤维。首先,利用静电纺丝对纳米结构单元的组装技术,通过直接纺丝法电纺聚丙烯腈(PAN)和沸石结构的MOF(ZIF-8),使ZIF-8纳米颗粒紧密组装在PAN电纺纤维内,这种结构有利于提高材料的孔体积和比表面积。然后,经过氮气氛围中的高温退火处理,获得N掺杂的多孔碳纳米纤维(PCNFs)。最后,以钼酸铵和硫脲作为MoS2的前驱体,通过水热法在PCNF表面包覆MoS2纳米片(PCNF@MoS2)。所制备的复合材料具有以下优点:第一,将碳材料与MoS2复合,有效地解决了MoS2这种半导体材料导电性差和稳定性低的缺点;第二,将碳纤维作为模板,能够使MoS2纳米片垂直组装在纤维表面的同时,定向生长并组装成一维结构,很好地解决了MoS2的分散性问题;第三,多孔结构有利于解决材料在锂化过程中体积膨胀的问题,高比表面积有利于电解质和活性物质的充分接触,进而提高了电池的循环稳定性和储锂性能。研究表明,PCNF@MoS2在1.0 A g-1条件下循环450圈后的比容量为1116 mA h g-1,证明材料的高循环稳定性和高容量。2.本论文也对过渡金属碳化物掺杂的多孔碳纤维的锂离子电池性能进行了研究。利用静电纺丝技术组装MIL-88纳米颗粒,并进一步通过高温煅烧,制备了氮掺杂的含有Fe3C纳米颗粒的碳纤维(N-Fe3C-CNFs)。对材料进行了微观结构和组分的系列表征,并将此材料作为锂离子电池负极材料进行锂电池的电化学性能研究,包括电池的循环性能、倍率性能、循环伏安(CV)以及阻抗(EIS)性能等。研究表明,该材料在1 A g-1电流密度下,循环200圈后仍保持756.6 mA h g-1的可逆比容量。

Abstract

ben lun wen zhu yao li yong jing dian fang si ji shu zu zhuang jin shu -you ji kuang jia (MOF)na mi ke li ,zhi bei che cun jun yun ke kong de han you da liang MOFke li de jing dian fang si na mi qian wei 。jing guo yi ji lie hou chu li ,huo de biao mian bao fu liu hua wu na mi pian huo nei bu rang qian guo du jin shu /jin shu tan hua wu de yi wei ban dao ti na mi fu ge cai liao 。jiang shang shu suo zhi bei de yang pin zuo wei li li zi dian chi fu ji cai liao jin hang yan jiu ,tan suo cai liao de jie gou he zu fen deng dui dian chi dian hua xue xing neng de ying xiang ,zhi bei ju you gao li dian xing neng de MOFji yan sheng tan na mi fu ge cai liao 。ben lun wen zhu yao yan jiu nei rong ru xia :1.zhi bei le ju you gao li dian xing neng de MoS2/Ncan za de duo kong tan na mi qian wei 。shou xian ,li yong jing dian fang si dui na mi jie gou chan yuan de zu zhuang ji shu ,tong guo zhi jie fang si fa dian fang ju bing xi jing (PAN)he fei dan jie gou de MOF(ZIF-8),shi ZIF-8na mi ke li jin mi zu zhuang zai PANdian fang qian wei nei ,zhe chong jie gou you li yu di gao cai liao de kong ti ji he bi biao mian ji 。ran hou ,jing guo dan qi fen wei zhong de gao wen tui huo chu li ,huo de Ncan za de duo kong tan na mi qian wei (PCNFs)。zui hou ,yi mu suan an he liu niao zuo wei MoS2de qian qu ti ,tong guo shui re fa zai PCNFbiao mian bao fu MoS2na mi pian (PCNF@MoS2)。suo zhi bei de fu ge cai liao ju you yi xia you dian :di yi ,jiang tan cai liao yu MoS2fu ge ,you xiao de jie jue le MoS2zhe chong ban dao ti cai liao dao dian xing cha he wen ding xing di de que dian ;di er ,jiang tan qian wei zuo wei mo ban ,neng gou shi MoS2na mi pian chui zhi zu zhuang zai qian wei biao mian de tong shi ,ding xiang sheng chang bing zu zhuang cheng yi wei jie gou ,hen hao de jie jue le MoS2de fen san xing wen ti ;di san ,duo kong jie gou you li yu jie jue cai liao zai li hua guo cheng zhong ti ji peng zhang de wen ti ,gao bi biao mian ji you li yu dian jie zhi he huo xing wu zhi de chong fen jie chu ,jin er di gao le dian chi de xun huan wen ding xing he chu li xing neng 。yan jiu biao ming ,PCNF@MoS2zai 1.0 A g-1tiao jian xia xun huan 450juan hou de bi rong liang wei 1116 mA h g-1,zheng ming cai liao de gao xun huan wen ding xing he gao rong liang 。2.ben lun wen ye dui guo du jin shu tan hua wu can za de duo kong tan qian wei de li li zi dian chi xing neng jin hang le yan jiu 。li yong jing dian fang si ji shu zu zhuang MIL-88na mi ke li ,bing jin yi bu tong guo gao wen duan shao ,zhi bei le dan can za de han you Fe3Cna mi ke li de tan qian wei (N-Fe3C-CNFs)。dui cai liao jin hang le wei guan jie gou he zu fen de ji lie biao zheng ,bing jiang ci cai liao zuo wei li li zi dian chi fu ji cai liao jin hang li dian chi de dian hua xue xing neng yan jiu ,bao gua dian chi de xun huan xing neng 、bei lv xing neng 、xun huan fu an (CV)yi ji zu kang (EIS)xing neng deng 。yan jiu biao ming ,gai cai liao zai 1 A g-1dian liu mi du xia ,xun huan 200juan hou reng bao chi 756.6 mA h g-1de ke ni bi rong liang 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自合肥工业大学的姜志浩,发表于刊物合肥工业大学2019-10-22论文,是一篇关于静电纺丝论文,金属有机框架论文,碳纳米纤维论文,锂离子电池论文,半导体纳米材料论文,合肥工业大学2019-10-22论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自合肥工业大学2019-10-22论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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