| 题名 | 多孔炭及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究 |
| 作者 | 孟艳 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 张庆堂 |
| 关键词 | 多孔炭 复合物 锂离子电池 负极材料 Fe3O4 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 共轭微孔聚合物（CMP）是由π共轭骨架连接形成的三维大分子聚合物,比表面积大,构建单元多样,化学组成易调控,是一种理想的多孔炭前驱体。通过调控单体结构,我们制备了硫氮共掺杂CMP,高温热解制备了硫氮共掺杂的多孔炭,硫氮杂原子引入产生了大量缺陷,可提供丰富的储锂活性位点。另外,通过改变单体结构,我们也制备了含硫CMP。CMP大量的C≡C键能够键合金属离子,同时S原子高的化学活性也存在键合金属离子的可能性,利用这些特殊物理化学性能,我们制备了Fe3O4和含硫多孔炭的复合物（Fe3O4-SPC）,去克服Fe3O4差的循环性能的缺点。本文中使用两种不同的单体4,7-二溴苯并[c][1,2,5]噻二唑和1,4-二溴萘,分别与1,3,5-三乙炔基苯在Pd（0）/CuI催化下,经Sonogashira-Hagihara偶联反应制备多级球形共轭微孔聚合物（HSCMP）和管状共轭微孔聚合物（TCMP）。将HSCMP和TCMP高温热解即可获得硫氮共掺杂的多级球形多孔炭（SNHSPC）和多孔炭纳米管（PCNT）,形貌未发生改变。SEM、TEM、TEM-EDX和BET证明SNHSPC是由炭纳米纤维相互连接组成的球形多孔网络结构,拥有大的比表面积和大的孔体积,并且N、S元素均匀地分布在SNHSPC里。SNHSPC独特的形貌和发达的孔结构,再加上杂原子S、N共掺杂,使其拥有优异的电化学性能。介孔炭（MC）,比表面积大,导电性较好。将MC与Fe（NO3）3·9H2O和Fe（CH3COO）2·4H2O混合,经热解即可获得Fe3O4-MC复合物。XRD分析证明Fe3O4-MC复合物中存在Fe3O4晶体。SEM表明MC被Fe3O4纳米粒子包覆。TEM分析表明Fe3O4-MC复合物中存在Fe3O4纳米粒子。BET分析进一步证明Fe3O4-MC复合物的比表面积明显低于MC,表明MC的一些孔被Fe3O4纳米粒子所填充。上述结构有助于改善Fe3O4-MC复合物的电化学性能。另外,以1,3,5-三乙炔基苯和2,3,5-三溴噻吩作单体,在钯（0）催化下,经Sonogashira-Hagihara偶联反应制备含硫共轭微孔聚合物（SCMP）。将其进行高温热解可得含硫的多孔炭（SPC）,且形貌未发生改变。将SCMP与铁盐混合可获得Fe3O4-SPC复合物。XRD证实Fe3O4-SPC复合物中拥有面心立方结构的Fe3O4晶体。SEM观察到Fe3O4-SPC复合物是由粒径在20-50 nm的纳米粒子组成的多级团聚体。TEM和TEM-EDX进一步证明Fe3O4纳米粒子嵌入SPC纳米粒子里,这种结构能够有效地缓解充放电过程中Fe3O4发生大的体积变化。氮气吸脱附测试表明Fe3O4-SPC复合物是比表面积为60.3 m2·g-1的介孔材料。这些独特的结构使Fe3O4-SPC复合物在600 mA·g-1电流密度下循环300次后可逆比容量可达897.2mAh·g-1。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 75 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95273]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孟艳. 多孔炭及其复合物负极材料的制备与电化学性能研究[D]. 2019. |
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