【摘 要】
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随着循环经济的兴起和碳达峰、碳中和“双碳目标”的倡导,废弃物回收利用的重要战略地位日益突出。目前Hummers法是批量制备功能材料石墨烯纳米片的一种常用方法,但也会产生大量含Mn2+的酸性废液,如果不合理处理会污染环境,浪费资源。鉴于此,本文探索了石墨烯生产废液的回收策略,然后将回收产物Mn3O4和Mn2O3应用于锂离子电池负极材料,并研究其形成机理和储锂性能,主要内容如下:(1)首先,采用沉淀、
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随着循环经济的兴起和碳达峰、碳中和“双碳目标”的倡导,废弃物回收利用的重要战略地位日益突出。目前Hummers法是批量制备功能材料石墨烯纳米片的一种常用方法,但也会产生大量含Mn2+的酸性废液,如果不合理处理会污染环境,浪费资源。鉴于此,本文探索了石墨烯生产废液的回收策略,然后将回收产物Mn3O4和Mn2O3应用于锂离子电池负极材料,并研究其形成机理和储锂性能,主要内容如下:(1)首先,采用沉淀、氧化法回收提取了石墨烯生产废液中的Mn2+,得到粒径约为100~150 nm的棕色Mn3O4粉末,回收率为95.6%。在1.0 A/g循环充放电时的首圈放电比容量为967.5 m Ah/g,在0.5 A/g和1.0 A/g时各循环300圈后的可逆放电比容量分别为513m Ah/g和423 m Ah/g,容量保持率98.0%和91.1%,表明了良好的电化学储锂性能。该研究符合循环经济的原则,减少了资源浪费、环境污染和碳排放。(2)其次,采用沉淀及后续煅烧法回收提取了石墨烯生产废液中的Mn2+得到乳白色Mn CO3粉末,并在600℃煅烧0.5 h、2 h和4 h后,得到Mn2O3-0.5h、Mn2O3-2h、Mn2O3-4h三种黑色粉末,Mn2+的回收率约为92.6%。进一步研究了煅烧时间对Mn2O3粉体形貌、结构和储锂性能的影响。结果表明,煅烧时间为2 h时效果最好,Mn2O3-2h晶型良好且呈现疏松多孔核桃状形貌,平均粒径约为1.0μm,比表面积为16.3 m~2/g,高于Mn2O3-0.5h的9.1 m~2/g和Mn2O3-4h的12.7 m~2/g;相应地,在1.0 A/g循环100圈后,Mn2O3-2h负极的可逆放电比容量为466 m Ah/g,高于Mn2O3-0.5h负极的379 m Ah/g和Mn2O3-4h负极的418m Ah/g。无疑,该研究为回收石墨烯生产废液提供了另一种新策略,有助于促进循环经济的发展和双碳目标的实现。
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