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新能源技术已成为当今产业发展的重点和科学研究的热点。电化学储能技术成为现今调节可再生能源稳定性和高效性的重要支撑,在全球范围内取得长足的发展,尤其是在大规模储能系统以及能源动力汽车行业。但仍然存在一些瓶颈问题亟待解决。因此,近年来致力于找寻新型高效清洁、高性能的锂/钠/钾离子电池负极材料的研究激起了众多科研工作者浓厚的兴趣与关注。其中,金属有机框架(MOFs)及其衍生纳米材料因具有分子维度的多孔性以及结构功能可调节性等优点而成为新型储能体系负极材料的新选择。本论文设计合成了以ZIF-8为模板构筑双金属化合物-碳复合材料。通过引入异质金属源改性ZIF-8分别形成双金属氧化物,双金属硒化物以及三元氧化物的思路开展研究。同时考察它们作为碱金属离子电池负极时的电化学性能。研究工作主要内容包括以下三个方面:(1)以醋酸锌为金属离子源,磷钼酸为异金属源,2-甲基咪唑为配体,N,N-二甲基甲酰胺为有机溶剂,采取自组装反应、煅烧等程序合成ZnO-MoO2-C复合材料,并通过XRD、XPS、SEM和TEM等手段进行表征。再通过电化学测试分析,研究其贮锂性能。结果表明,通过优化煅烧条件,ZnO-MoO2-C复合材料显示出更优异的储锂性能,如在0.1 A g-1电流密度下可逆比容量可达840 mAh g-1;即使是在2.0 A g-1的大电流密度下,400圈循环后仍然可维持在601 mAh g-1的比容量。(2)其次,成功合成了限域钼源的ZIF-8前驱体,并进一步在氢氩气氛下与硒粉气相沉积反应成功合成了少层硒化钼限域于硒化锌纳米粒子-碳复合中空微球结构。通过详实的物相表征及储锂/钠性能测试结果表明,合理设计的ZnSe/MoSe2@C复合材料展现出优异的电化学性能。ZnSe/MoSe2@C复合材料独特的结构有利于电解液的渗透和电子的快速传导。并通过动力学分析得知ZnSe/MoSe2@C复合材料也表现出优秀的赝电容行为。当作为锂电池负极时,该复合物在4.0 A g-1的大电流密度下循环600圈依旧维持在534 mAh g-1的放电比容量,库仑效率保持在99%以上;同时,其作为钠离子电池负极时,拥有高的比容量(0.2 A g-1时比容量稳定在468 mAh g-1)和较好的倍率性能(在4.0 A g-1大电流下可逆比容量可为337 mAh g-1)。(3)采用PVP辅助钒源(乙酰丙酮氧钒),混合加入ZIF-8自组装过程,再经过煅烧制备得到Zn2VO4/C复合材料,并考察其在锂/钠/钾离子电池中的电化学性能。结果表明,Zn2VO4/C复合物表现出了优异的储锂/钠/钾性能。ZIF-8衍生的碳层保持原有孔隙结构可有效缓冲Zn2VO4纳米粒子在充放电过程中出现的体积膨胀,并且PVP也可以作为稳定的碳层,形成多种碳基质保护。独特的多面体结构可以有效的提供额外的储存空间和离子扩散和电子传导的捷径,因此展现出良好的储锂/钠/钾性能。