多孔石墨烯的制备与储锂性能研究

以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯为原料,亲水性的聚苯乙烯球为模板,将两者液相分散,通过简单的冷冻干燥和热还原法制备出多孔石墨烯(PG)。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等一系列表征测试手段研究了PG材料的形貌及结构特征。将其组装成纽扣电池,通过循环伏安和恒流充放电测试研究了其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,PG在30 mA/g电流密度下的首次可逆比容量可达822 mAh/g,循环和倍率性能较好,在50 mA/g电流密度下经过200次循环后仍可保持690 mAh/g的比容量,在0.5 A/g的大电流下经400次长循环后仍具有450 mAh/g的比容量。     

纳米Si/褶皱石墨烯复合材料制备及储锂性能

氧化石墨烯与纳米Si O2的混合悬浮液经过冷冻干燥、热退火和HF处理制得了褶皱石墨烯。将褶皱石墨烯与Si纳米颗粒在乙醇中分散后缓慢干燥制备了纳米Si/褶皱石墨烯(SCG)复合材料。Si纳米颗粒均匀分散于褶皱石墨烯中,并被石墨烯网络包围。作为锂离子电池负极材料,SCG具有高的库仑效率,在500 m A/g的电流密度下,80个循环后的比容量为1 003 m Ah/g,表现出良好的循环稳定性。如此优越的电化学性能要归因于褶皱石墨烯的高电导率和良好的机械柔韧性。     

SnO2/石墨烯纳米复合材料的制备及储锂性能

将氧化石墨烯与SnCl2·2 H2O水溶液混合,搅拌过程中滴入氨水,经空气中干燥,最后在氩气气氛中退火制得SnO2/石墨烯纳米复合材料.X射线衍射(XRD)表征确定了SnO2纳米颗粒的晶格结构.场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)表明:SnO2纳米颗粒均匀分布在石墨烯片层中,且两者结合紧密.作为锂离子电池负...     

石墨烯负载NiO纳米盘的制备与储锂性能

采用水热-自组装法制备了石墨烯负载氢氧化镍纳米盘,再将其煅烧处理,得到石墨烯负载氧化镍纳米盘(GANON)复合材料。研究表明,这种独特的2D-2D复合材料中石墨烯片层与Ni O纳米盘之间具有较大的接触面积,提高了不同基元之间的电子输运性能,并增强了其结构稳定性,从而实现较高的储锂容量和良好的循环性能。GANON电极的首周放电和充电比容量分别为1 103.7和685.7 m Ah/g,首次库仑效率为62.1%;30周的充电比容量为624.2 m Ah/g,容量保持率为91%。GANON电极的可逆转化储锂反应主要分两步进行;其复合材料较好的结构稳定性能有效抑制电极表面SEI膜的反复破损/修复过程。     

石墨烯电化学储锂性能研究

通过简单热膨胀法制备得到石墨烯。采用X射线衍射光谱法(XRD),高分辨电子显微镜(HRTEM),拉曼光谱分析法研究了石墨烯的微观形貌、结构特性。作为锂离子负极材料,石墨烯具有高的比容量,在100 m A/g的电流密度下,其放电比容量达到1 029.4 m Ah/g。在500 m A/g电流密度下,70次充放电循环后,其比容量可以达到900 m Ah/g,表明石墨烯是理想的锂离子电池负极材料。     

微/纳米结构MnO负极材料的制备与储锂性能

采用不同的方法制备出四种不同形貌的MnCO3作为前驱体,在H2/Ar混合气氛中热处理合成出规则的球形、立方体、哑铃体、椭球形四种不同形貌的MnO微/纳米材料。采用XRD、SEM、TG等方法对材料的结构和形貌进行表征。采用恒电流充放电方法比较了四种形貌的MnO材料用作锂离子电池负极材料时电化学性能。结果表明:0.1 C充放电时,球形和立方体形貌的MnO材料比容量较高,20次循环后保持在250 mAh/g以上。     

锂硫电池正极材料氧化石墨烯包覆碳纳米管球/硫的制备和储锂性能研究

锂硫电池是下一代电池的热门候选者之一。本文报道了一种简易的合成馄饨状硫复合正极材料(GO/CNT@S)的方法。GO/CNT@S复合材料的内部是由碳纳米管球/硫复合材料组成,外部以氧化石墨烯作为包覆层。SEM和EDX测试结果表明,氧化石墨烯包覆层完整地附着在碳纳米管球/硫复合材料表面。在0.1C倍率下,GO/CNT@S的首次放电比容量为1020.70mAh/g,前100次的充放电循环保持率为42.92%。电化学测试表明碳纳米管球的结构可有效提高单质硫的利用率,外层GO包覆能减少多硫化物的溶解和扩散,减缓容量衰减。     

新型锡基材料的制备及其电化学储锂性能

采用水溶液化学沉淀法制备了两种锡基锂离子蓄电池负极材料,结晶态Sn6O4(OH)4和无定形态SnO2。将两种样品用于电化学储锂,结果表明,这两种锡基材料都表现出良好的嵌脱锂能力,其中Sn6O4(OH)4的电化学储锂性能优于SnO2,其可逆电化学容量较高,嵌脱锂的电位平台较低,循环第2周期的库仑效率超过90%,第3周期超过95%;而纳米级的无定形态SnO2在循环20周期后库仑效率高于Sn6O4(OH)4。实验还发现选择合适的充放电电压范围可获得更好的电化学性能。     

热还原制备的石墨烯材料的电容性能

用改进的Hummers法,通过热还原快速制备石墨烯电极材料。用XRD、FT-IR、SEM和比表面积测试分析样品的物相组成和微观形貌;用恒流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱(EIS)技术研究样品的双电层电容性能。样品具有纳米片层结构,以200 mA/g和300 mA/g的电流在0.1~2.7 V充放电,放电比电容分别为124.56 F/g和103.54 F/g;以5~100 mV/s的扫描速率进行循环伏安测试,石墨烯电极表现出良好的双电层电容性能。     

超级电容器用介孔NiO的制备及性能

以十二烷基硫酸钠(SDS)、尿素分别为模板和沉淀剂,在80℃下与NiCl2·6H2O反应6 h,合成了前驱体Ni(OH)2.前驱体在260℃下煅烧5 h后,得到超级电容器电极材料介孔NiO.材料的孔径约为5 nm,比表面积为305 m2/g,在0.5 A/g的电流下,比电容可达685 F/g.     

石墨烯基柔性电极材料制备及性能研究

通过电化学沉积法和水热还原法分别将聚苯胺(PANI)和石墨烯(rGO)原位生长在功能化碳纤维(FCC)表面,成功制备出石墨烯包裹的PANI纳米线阵列修饰功能化碳布(FCC-PANI-rGO)复合材料.研究表明,在碳纤维表面形成的PA N I阵列呈现有序的纳米结构,可以有效降低复合材料的阻抗,聚苯胺和石墨烯对碳布共同修饰...     

不同介孔结构的磷酸钛的制备及性能

采用溶胶凝胶模板法结合煅烧的方法,通过选用不同的模板剂合成得到具有不同介孔结构的磷酸钛材料,运用X-射线粉末晶体衍射技术(XRD)、低温N_2吸脱附技术和高分辨透射电子显微技术(HRTEM)对样品进行了表征,并分别对各材料的介孔结构及其电化学性能进行了研究.结果表明.材料介孔结构的长程有序性及其孔径大小都对材料的电化学性能有影响,例如在大电流密度下(如:150 mA/g),长程有序性较好的与长程有序性较差的磷酸钛介孔材料的首次放电比容量分别为93.9、67.9 mA/g,经过100次循环后,容量的保持率分别为54%、20%;大孔径与小孔径的磷酸钛介孔材料的首次放电比容量分别为96.1、67.9 mA/g,经过50次循环后,容量的保持率分别为66%、17%.     

原位聚合法制备石墨烯/PPSU介电复合薄膜

采用二氯亚砜对氧化石墨烯进行表面化学修饰得到酰氯化石墨烯,然后通过原位聚合法与酚羟基封端的聚苯砜反应制备了一系列不同石墨烯含量的石墨烯/聚苯砜纳米复合薄膜。研究石墨烯对该复合薄膜的微观形貌、力学性能、介电性能的影响。结果表明:酰氯化石墨烯可使得石墨烯与聚苯砜基体之间共价结合,提高石墨烯在基体树脂中的分散稳定性和界面相容性,进而有效地改善聚苯砜的力学性能和介电性能。石墨烯/聚苯砜纳米复合薄膜的介电常数和介质损耗因数随着石墨烯含量的增加呈先慢后快的增长趋势;石墨烯质量分数为3%的复合薄膜的介电常数高达18,是纯聚苯砜薄膜的介电常数的4.5倍;同时复合薄膜还具有较低的介质损耗因数和良好的介电-频率稳定性。     

石墨烯/碳纳米管的制备及其超级电容性能

首先采用改性Hummers法制备氧化石墨(GO),然后以乙二醇为溶剂、水合肼为还原剂,采用化学还原法并结合冷冻干燥,制备石墨烯/碳纳米管(Gr/CNT)复合材料。研究了CNT添加量对Gr的结构及超级电容性能的影响。结果表明,适量CNT的添加会使Gr变得更加蓬松,但过量CNT的加入又会起到反作用。随着CNT和GO的质量比从0增加到0.4∶1.0,Gr/CNT材料的比电容呈先增加后降低的趋势,在CNT和GO的质量比为0.3∶1.0时比电容达到最大值。Gr/CNT-0.3复合材料在0.1 A/g电流密度下的比电容为104.8 F/g,是Gr材料的1.5倍,并具有良好的稳定性。     

溶剂热法制备介孔球形钛酸锂负极材料

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,使用NH4HCO3作为结构引导剂,通过溶剂热法后固相烧结合成了具有尖晶石型介孔球形Li4Ti5O12,探讨了不同的钛锂比和热处理温度及NH4HCO3用量对Li4Ti5O12结构和电化学性能的影响,并通过X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和恒流充放电对其进行了表征。结果表明通过该法在钛锂摩尔比为5∶4.3时,在800℃下热处理3 h可获得晶型与标准谱一致的Li4Ti5O12,在溶剂热过程中使用NH4HCO3做为结构诱导剂时,可获得具有介孔结构的球形Li4Ti5O12材料,该材料在充放电过程中显示出了较好的电化学性能。     

非晶态镍-锰-硼/介孔碳电极的制备及性能

采用化学还原法制备非晶态镍-锰-硼(Ni-Mn-B)合金和非晶态Ni-Mn-B/介孔碳纳米线阵列(Ni-Mn-B/MCNA)复合电极材料,对结构和形貌进行XRD、SEM和透射电镜(TEM)分析。非晶态Ni-Mn-B合金颗粒在负载MCNA后变得更加分散。在6 mol/L KOH溶液中,非晶态Ni-Mn-B和Ni-Mn-B/MCNA复合电极材料以5 m V/s的速率在-0.2~0.8 V循环伏安扫描,比电容分别为768 F/g和1 150 F/g。交流阻抗和充放电测试表明:Ni-Mn-B/MCNA复合电极材料的导电性相对于非晶态Ni-Mn-B合金得到增强,比容量有所提高。     

SnO2/介孔炭复合材料的电容性能

以介孔炭(MC)、锡粉和浓HCl为原料,采用MC浸渍SnCl2溶液,煅烧制得SnO2/MC复合材料,并测试了电容性能。TEM、XRD、EDS和N2吸附-脱附曲线分析发现:生成的SnO2负载到了MC的表面和孔道中。复合材料具有典型的电容特性,与1.0 mol/L NaOH构成电容器单元,在-0.8~0.2 V以1 mA充放电,比电容最高达274 F/g。     

聚酰亚胺/二氧化硅/二氧化钛纳米杂化膜的制备与性能分析

利用甲基三乙氧基硅烷和钛酸四丁酯作为杂化过程中制备SiO2、TiO2的前体,采用溶胶-凝胶法制得聚酰亚胺/SiO2/TiO2杂化薄膜。SEM分析显示无机纳米粒子均匀分散在聚酰亚胺基体中,并且随着无机组分含量的增加,纳米粒子尺寸增大,当TiO2含量为1wt%、SiO2含量达到12wt%时,无机粒子尺寸达到100nm左右。TG分析结果表明引入一定量的无机纳米粒子提高了薄膜的热分解温度。     

纳米磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料的制备

以Fe(NO_3)_3·9H_2O、LiNO_3、NH_4H_2PO_4和石墨烯为原料,用溶胶-凝胶法制备磷酸铁锂(LiFePO_4)材料和LiFePO_4/石墨烯复合材料。用XRD、拉曼光谱、SEM、透射电镜(TEM)及充放电测试,研究样品的晶体结构、形貌和电化学性能。样品具有典型的橄榄石结构,复合的石墨烯能减小LiFePO4的颗粒尺寸,石墨烯与LiFePO_4能很好地融合在一起。LiFePO_4/石墨烯复合材料的电化学性能较好:在2.0~3.8V循环,0.2C和1.0C首次放电比容量分别为164mAh/g和153mAh/g,较LiFePO_4提高了7mAh/g。1.0C第100次循环的放电比容量为152mAh/g,容量保持率为99%。