【摘 要】
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本文以不同变质程度的煤炭为原料,采用高温石墨化技术制备煤基石墨,用优化的Hummers法和高温热还原技术制备锂离子电池负极材料用煤基石墨烯,并用Co_3O_4对无烟煤基石墨烯进行改性合成Co_3O_4/CRGO复合材料。采用SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS和电化学测试仪等测试手段对煤基石墨烯及其复合材料的结构和电化学性能进行研究。结果表明:煤变质程度越高,相同条件下所制煤基石
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本文以不同变质程度的煤炭为原料,采用高温石墨化技术制备煤基石墨,用优化的Hummers法和高温热还原技术制备锂离子电池负极材料用煤基石墨烯,并用Co3O4对无烟煤基石墨烯进行改性合成Co3O4/CRGO复合材料。采用SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS和电化学测试仪等测试手段对煤基石墨烯及其复合材料的结构和电化学性能进行研究。结果表明:煤变质程度越高,相同条件下所制煤基石墨的石墨化度越高,相应煤基石墨烯的片层尺寸越大、结构越完整。其中2800℃石墨化处理的太西无烟煤基石墨G-TX2800的石墨化度达94.19%,其对应石墨烯CRGO-TX2800的电化学性能最优,在0.1 C倍率下首次充放电可逆容量为943 mAh·g-1,1 C倍率下循环100次后可逆容量为681.6 mAh·g-1;其次是西山煤电烟煤基石墨烯,在1 C倍率下循环100次后的可逆容量为608.5 mAh·g-1。以硝酸钴为钴源对CGO-TX2800进行改性制备Co3O4/CRGO复合材料,其中Co3O4与CRGO之间有Co-O-C键的生成,同时有氮元素引入,可有效改善煤基石墨烯的电化学性能;当Co3O4:CRGO约为1:2时制备的复合材料Co3O4/CRGO-2性能最优,在100 mA·g-1电流密度下Co3O4/CRGO-2复合材料首次充放电可逆容量为845.2mAh·g-1,库伦效率达到73%。
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