金属有机配位聚合物及衍生硫化物基电极材料构筑和储能性能研究

来源 :济南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangwenjiekao1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着移动电子设备的快速发展,锂离子电池(LIBs)由于高能量/功率密度和长循环寿命,得到了广泛的商业使用。Na和K元素具备与Li相似的化学性质,而且资源丰度较高,成本更低。因此,钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)被认为是替代LIBs的理想储存电能设备。由于负极材料在电池性能中起重要作用,所以亟待开发高性能的钠/钾离子电池负极材料。金属有机配位聚合物及衍生硫化物电极材料的优点是:合成方法简单、成本低廉、理论容量较高;但同时也存在导电性差,充放电过程中易粉化等问题。本文通过对材料的结构和组分进行复合优化处理,提高了电极材料导电性,增加反应活性位点,缓冲充放电过程的体积变化,从而提高金属有机配位聚合物及衍生硫化物基电极材料的储钠/钾性能。主要研究成果如下:(1)采用溶剂热技术,真空辅助抽滤技术及后续的控制热还原技术制备了铁基金属有机配位聚合物纳米线/还原氧化石墨烯(Fe-CPNWs/r GO)复合薄膜材料,并对其机械柔韧性进行详细表征。结合物相,形貌表征手段以及电化学性能测试结果对其作为柔性自支撑电极储钠行为进行探讨。一维的Fe-CPNWs缩短了离子、电子的传输距离,rGO的包覆极大的提高了复合薄膜的电子电导率和机械柔韧性;进一步分析发现,配位聚合物中的氧化还原活性中心是有机部分的羧基和胺基。该复合薄膜电极材料在0.01~3.0 V电压区间显示了优异的倍率性能(电流密度范围为100-3000 mA g-1时为404-120 mAh g-1),并且在大电流密度条件下循环稳定性较好(在电流密度为1000 mA g-1循环4000次后可逆容量保持在100 mAh g-1)。(2)首次通过微波辅助溶剂热法合成了锰基配位聚合物纳米线(Mn-CPNWs),以通过真空抽滤得到的Mn-CPNWs/GO复合薄膜作为前驱体,经原位硫化处理后,制备出了MnS@CNWs/rGO自支撑薄膜材料。多维复合的薄膜电极呈现出色的力学柔性,电化学性能和超长循环稳定性。一方面,MnS纳米颗粒嵌入一维的碳纳米线中,缓冲了电极材料在充放电过程中发生的体积膨胀;另一方面,多维复合碳基底之间的协同效应提高了薄膜复合电极的电子、离子传输速率和柔韧性。该自支撑电极作为钠离子电池负极材料时,呈现较高的可逆容量(在电流密度为100 mA g-1时比容量约为560 mAh g-1),优异的倍率能力(在电流密度为2A g-1时可逆容量约为147 mAh g-1)和超长循环使用寿命(在1 A g-1下10,000次循环后仍保持≈150 mAh g-1的可逆容量)。(3)以水热法合成的一维钒基MOF(MIL-47as)作为前驱体,通过原位硫化成功制备出了由V3S4@C纳米片组装成的空心管(V3S4@C NS-HNTs)。宏观管状结构、微观V3S4的NiAs晶体结构与界面碳层包覆不仅可以提高复合电极的电化学电导率和稳定性,而且有助于对碱金属离子的吸附/扩散。这使得该电极材料在存储碱金属离子时呈现高容量和优异的倍率性能。对电化学行为及存储机理分析发现该结构的电极材料呈现选择性的碱金属离子存储行为即通过插层及赝电容反应储钾而通过转换反应存储锂、钠离子。因而当电极材料应用于PIBs负极时与LIBs和SIBs相比可逆容量较低,但是循环寿命更长(1 A g-1时4000次循环后≈182 mAh g-1)。
其他文献
目前,随着国内环境治理政策的完善,环境问题已有明显的改善。但重金属对人类和环境带来的严重威胁依然存在,重金属的污染处理仍然是全球范围内最受关注的话题之一。在这些重
随着社会经济的快速发展,大范围的雾霾现象在中国持续上演,影响范围从京津冀,长三角等东部沿海经济发达区域逐步向全国范围蔓延发展,雾霾问题已经严重影响居民的生产生活,危
导水裂缝带发育高度与规律是水体下开采研究的重点,本文针对孟巴矿第三系Upper Dupi Tila(UDT)组巨厚强含水砂层下厚煤层开采,运用数值计算、现场探测和理论分析等方法,研究U
精密加工技术在军工、航空航天、工程机械等行业得到大范围应用,精密数控机床是执行精密加工任务的重要设备,而进给系统作为精密数控机床的核心组成部件,能保证工件和刀)尖具
清初时期的北京文人界名家辈出,纳兰性德被奉为清初第一词人。他不仅工诗词,而且善书法、通绘画,精鉴赏。至今我们仍可以在一些名书画中看到他的题跋和钤印。就目前而言,学术界还没有将纳兰性德的家世生平、书画鉴藏活动及其影响等作全面的、系统的和深入的研究。本文试图运用文献研究与比较研究相结合的方法,从传统文人鉴藏的角度出发,通过对纳兰性德书画鉴藏的梳理总结其特点,以填补纳兰性德书画鉴藏研究领域的空白。
垃圾渗滤液作为垃圾填埋处理产生的环境污染物,成分复杂,环境破坏性强。现今,渗滤液处理面临处理难度不断增大的挑战,这使垃圾渗滤液处理技术创新具有其必然性和必要性,因此
高温环境广泛存在于日常工作生活中,在高温环境下劳动会给身体健康和作业安全带来极大挑战。热习服可以增加人体热抵抗力,减少在高温环境下的生理紧张,同时改善心理和工作效
深沟球轴承是汽车变速器中最为常用的承载部件,它在工作时既是运动连接件,又是载荷支撑件,运动和受力状态较为复杂。深沟球轴承的主要失效形式如接触疲劳、摩擦磨损、点蚀、
《弹雅》是晚明赵宧光的诗学著作。全书由《雅俗》、《声调》、《格制》、《取材》、《韵协》、《论文》、《尘言》、《栞误》、《原流》、《题跋》和《诗铨》十一个部分组成,涉及诗歌的体制、创作过程以及评论鉴赏等方面。赵宧光论诗,以“声调”说为中心,强调对“格制”的追求,并在此基础上提出“格调皆合谓之雅”,具备一定的系统性和创新性,是明代诗学思想的重要一环。但学界长期对这部著作认识不足,本文以赵宧光生活的晚明
目的:脓毒症(sepsis)是指由感染引起的全身炎症反应综合征(Systemic Inflammatory Response Syndrome,SIRS),脓毒症的病情凶险,病死率高,全球每天约14,000人死于其并发症。脓