论文题目：过渡金属复合材料的制备及其电化学储能性能研究
摘要：伴随着世界经济的高速增长,经济规模的不断扩大,人类对能源的需求大幅度攀升。锂离子电池（LIB）作为储能领域重要技术手段备受人们青睐,因其具有高可逆性容量和高能量密度。但是,锂矿资源储量少,而且价格昂贵,导致锂离子电池的成本问题突出。相比之下,钠资源储量丰富,价格低廉。且锂与钠都属于碱金属元素,物理性质和化学性质较为相似,在电化学方面也有相似的行为。钠元素的标准电极电位高于锂元素,作为储能材料具有更好的安全性能。因此,钠离子电池（SIB）有广阔的应用前景,且有希望在储能领域替代LIB。负极材料作为钠离子电池重要组成部分之一,对钠离子电池的性能的发挥起着至关重要的影响。常规的碳基负极材料被证明没有大的嵌钠容量。而过渡金属氧化物,硫化物等负极材料,具有较高的储钠容量,但是存在较大的体积膨胀和低导电性等问题导致其循环稳定性较差。将碳基材料与过渡金属氧化物、硫化物复合可有效弥补单独使用碳材料时容量不佳的缺点,以及单独使用过渡金属化合物时导电性能不佳和循环性能较差的劣势,从而提升钠离子电池的电化学性能。本论文具体研究内容如下:（1）合成并探究碳布负载过渡金属NiMn-MOF材料及在钠离子电池中的应用研究。通过溶剂热的方法,以纳米片状的NiMn LDH为前驱体,通过配体交换反应转化为NiMn-MOF纳米片,并负载在碳纤维布的表面。碳纤维布基底具有良好的导电性。NiMn-MOF纳米花由NiMn LDH纳米片和有机配体合成,具有较高的比表面积,增加与电解液的接触,活性物质的分布均匀,加快钠离子的传输,还能够缓冲循环过程中的体积膨胀。同时,这种自支撑结构避免了复杂的研磨和繁琐的涂布的工艺过程,不需要添加导电剂和粘结剂,可以直接作为电极使用。该材料在100 m A g-1的电流密度下循环100次后,容量仍然保持在510 m Ah g-1。（2）合成并探究碳包覆的钴掺杂钒氧化物纳米材料及在钠离子电池中的应用研究。使用溶剂热法将碳包覆在钴掺杂的V2O3纳米颗粒的表面,再经过煅烧得到该复合材料。由于碳的包覆作用以及钴的掺杂作用,提高了材料的循环稳定性和导电性。在0.1 A g-1的电流密度下循环200次后,该复合材料比容量仍保持在350m Ah g-1。并且在1 A g-1的大电流密度下仍能发挥出250 m Ah g-1的高放电比容量。（3）以NaCl晶体为模板,通过冷冻干燥法和水热法制备了MoS2均匀嵌入氮掺杂三维多孔碳网络（3D MoS2@N-CN）复合材料。三维N-CN稳定的多孔结构为离子/电子扩散提供了合适的路径,抑制了MoS2纳米粒子的团聚,提高了导电性,促进了电子/离子的快速扩散。由于这些结构优势,MoS2@N-CN电极具有高放电比容量和稳定的循环性能。在1 A g-1的大电流密度下循环100次后,容量保持在214 m Ah g-1。
关键词：钠离子电池;阳极材料;过渡金属氧化物;电化学性能
学科专业：无机化学
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钠离子电池概述
1.2.1 钠离子电池发展史
1.2.2 钠离子电池组成和工作原理
1.3 钠离子电池正极材料
1.4 钠离子电池负极材料
1.5 研究内容及立题依据
第二章 实验方法
2.1 实验试剂和仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 电化学测试
2.2.1 电池的组装
2.2.2 容量和倍率测试
2.2.3 CV和阻抗测试
第三章 碳布负载NiMn-MOF的合成与储钠性能
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 NiMn LDH@CC前驱体的制备
3.2.3 NiMn-MOF@CC的制备
3.3 表征结果及讨论
3.4 本章小结
第四章 Co-V_2O_3@C复合材料的合成和储钠性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 Co-V_2O_3@C复合材料的制备
4.2.2 Co-V_2O_3@C复合材料的表征与测试
4.3 表征结果及讨论
4.4 本章小结
第五章 N-CN负载MoS_2的合成与储钠性质的研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 N-CN的制备
5.2.2 MoS_2@N-CN复合材料的合成
5.2.3 MoS_2@N-CN复合材料的表征与测试
5.3 表征结果及讨论
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢