本文關鍵詞：基于過渡金屬復合硫化物的制備及其電化學性能的研究

  更多相關文章： 納米材料 過渡金屬復合硫化物 電學性質 應用

【摘要】：近年來,對無機納米材料的電化學性能及其應用的研究已經成為當今化學研究的一個熱點,過渡金屬硫化物由于其組成結構多元,自然儲量豐富,電學性質顯著且合成工藝簡單等特點更是受到研究者的青睞。過渡金屬復合硫化物因其獨特的電化學性質,在不同的領域都得到了運用。本論文首先概括性的介紹了過渡金屬硫化物的制備方法,隨后研究了銅鎘錫硫、銅鈷硫等這些過渡金屬復合硫化物的電學及其他性質,結果顯示它們的電學性能優(yōu)異�；诖�,研究了這些復合金屬硫化物作為光伏材料、鋰離子電池負極材料的潛在價值。本論文的主要研究內容:1.噴霧熱解法沉積四元復合金屬硫化物銅鋅錫硫薄膜及水熱合成法制備三元復合金屬硫化物銅鈷硫納米材料使用化學噴霧熱解技術,成功地沉積了銅鎘錫硫(Cu_2CdSnS_4)半導體薄膜,用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、能量色散X射線光譜儀(EDX)、紫外分光光度計(UV-Vis)分別對銅鎘錫硫半導體薄膜的結構、形貌、光學及電學性質以及光電響應等進行了表征測試。運用水熱反應成功地制備了直徑為20-50 nm的銅鈷硫(CuCo_2S_4)納米顆粒和銅鈷硫(CuCo_2S_4)納米帶及還原石墨烯的復合物(CuCo_2S_4/RGO),用XRD和拉曼光譜來表征了CuCo_2S_4系列復合硫化物的結構,用SEM和TEM表征了銅鈷硫納米顆粒及納米帶與還原石墨烯復合物的形貌。2.基于銅鋅錫硫薄膜和銅鈷硫納米顆粒以及銅鈷硫納米帶復合石墨烯化合物的電學性質研究銅鎘錫硫薄膜不僅具有1.38-1.49 eV的直接光學帶隙,而且其光響應電流是無光時的十多倍。對(CuCo_2S_4)的電學性能研究表明,由于銅離子和鈷離子的協(xié)同效應,使得銅鈷硫(CuCo_2S_4)納米顆粒結合了銅離子和鈷離子兩者的電學特性而比單一粒子的電學性能要優(yōu)異。對于CuCo_2S_4/RGO的電學研究得出,CuCo_2S_4與RGO復合后,金屬硫化物和石墨化碳材料之間的協(xié)同效應可以大大改善材料的動力學性質和循環(huán)穩(wěn)定性,減緩聚硫化物溶解的和改善尖晶石過渡金屬Cu和Co基硫化物在化學反應中發(fā)生的體積變化。3.銅鋅錫硫薄膜和銅鈷硫納米顆粒以及銅鈷硫納米帶復合石墨烯化合物的電學性質的實際應用基于(Cu_2CdSnS_4)這一四相復合硫化物半導體薄膜具有1.38-1.49 eV的直接光學帶隙,且其光響應電流是無光時的十多倍這樣的光電學特性,可將其應用于光伏能源材料中。三元的金屬硫化物由于其在改善體積膨脹和材料導電性方面具有優(yōu)異的潛質,已經在傳感器、電容器、鋰離子電池等多個領域得到了運用;基于三元復合金屬硫化物優(yōu)異的電學特性,本實驗將制備得到的復合金屬硫化物銅鈷硫(CuCo_2S_4)作為一種鋰離子電池的負極材料來研究,由于銅離子和鈷離子之間的協(xié)同效應使得材料具有很高的比容量,優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和良好的倍率性。對于CuCo_2S_4/RGO的復合物,石墨烯不僅可以扮演著導電網絡的作用,而且作為一個緩沖銅鈷硫納米帶發(fā)生體積膨脹的緩沖層而存在。同樣,將CuCo_2S_4/RGO作為鋰離子電池的負極材料來研究其電學性能的應用價值,結果表明合成的銅鈷硫納米帶及還原石墨烯復合物具有比單獨的花狀的銅鈷硫納米帶更加優(yōu)異的儲鋰性能。
【關鍵詞】：納米材料 過渡金屬復合硫化物 電學性質 應用
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ125.18
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 過渡金屬硫化物應用于能源材料時的電學性能9-10
• 1.3 過渡金屬復合硫化物的特性10-11
• 1.4 本文的選題思想及主要研究內容11-13
• 第二章 過渡金屬復合硫化物的制備及結構特征13-26
• 2.1 引言13
• 2.2 過渡金屬復合硫化物Cu_2CdSnS_4 (CCTS)薄膜合成的制備及表征13-18
• 2.3 過渡金屬復合硫化物CuCo_2S_4納米顆粒的制備及表征18-21
• 2.4 花狀納米帶CuCo_2S_4/RGO復合物的制備及表征21-25
• 2.5 結論25-26
• 第三章 過渡金屬復合硫化物的電學性質26-32
• 3.1 引言26
• 3.2 復合硫化物Cu_2CdSnS_4 (CCTS)薄膜的光電學性質26-28
• 3.3 復合硫化物CuCo_2S_4納米材料的電學性質28-30
• 3.4 硫化物納米帶CuCo_2S_4/RGO復合物的電學性質30-31
• 3.5 結論31-32
• 第四章 過渡金屬復合硫化物電學性質的實際應用32-38
• 4.1 引言32
• 4.2 復合硫化物Cu_2CdSnS_4 (CCTS)薄膜在太陽能電池中的應用前景32
• 4.3 復合硫化物CuCo_2S_4納米顆粒在鋰離子電池中的應用32-34
• 4.4 硫化物CuCo_2S_4納米花和石墨烯的復合物在鋰離子電池中的應用34-37
• 4.5 結論37-38
• 參考文獻38-46
• 作者部分相關論文題錄46-47
• 致謝47

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 袁頌東;曹小艷;王小波;石彪;汪金方;;摻銀二氧化鈦納米帶的制備及其光催化性能研究[J];材料工程;2009年10期

2 楊志雄;楊金新;劉琦;謝禹鑫;熊翔;歐陽方平;;扶手椅型二硫化鉬納米帶的電子結構與邊緣修飾[J];物理化學學報;2013年08期

3 ;留美中國專家發(fā)現并合成“納米帶”[J];世界科技研究與發(fā)展;2001年02期

4 ;納米帶[J];新材料產業(yè);2002年05期

5 楊棗;彭坤;袁緩;劉富生;胡愛平;;納米帶的研究進展[J];材料科學與工藝;2006年05期

6 ;石墨納米帶有望成半導體新材料[J];材料導報;2008年S2期

7 黃嵐;張宇;郭志睿;顧寧;;半胱氨酸誘導金納米帶室溫合成[J];科學通報;2008年20期

8 王卓華;;溫和條件下碲納米帶的穩(wěn)定性研究[J];建材世界;2009年04期

9 陳偉;付紅兵;姚建年;;1,3-二苯基-2-吡唑啉納米帶的制備及其光波導性質[J];高等學�；瘜W學報;2010年03期

10 宋玉哲;董佳敏;劉斌;王運福;李旭東;劉國漢;;硝酸誘導金納米帶的晶種法制備及光譜表征[J];稀有金屬材料與工程;2010年04期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 周中軍;李志儒;黃旭日;孫家鐘;;氨基取代和鋰摻雜納米帶導致大的靜態(tài)第一超極化率[A];第十屆全國計算(機)化學學術會議論文摘要集[C];2009年

2 楊冬;王非;翟雷應;梁建;馬淑芳;許并社;;氮化鎵納米帶的制備和表征[A];2006年全國功能材料學術年會專輯[C];2006年

3 王彥敏;堵國君;黃林勇;劉宏;王繼揚;;單晶鉍納米帶的制備與生長機制研究[A];中國晶體學會第四屆全國會員代表大會暨學術會議學術論文摘要集[C];2008年

4 劉宏;周偉家;趙振環(huán);田健;王繼揚;;二氧化鈦納米帶表面異質結構:設計、制備和應用[A];第十六屆全國晶體生長與材料學術會議論文集-08納米晶體及其表征[C];2012年

5 王立峰;;單層石墨納米帶的中彎曲波的非局部彈性理論研究及分子動力學模擬[A];第十二屆全國物理力學學術會議論文摘要集[C];2012年

6 查文珂;何莉萍;;石墨烯納米帶摻雜球形磷酸鐵鋰的制備及性能[A];中國固態(tài)離子學暨電池材料青年學術論壇——論文摘要集[C];2013年

7 呂超;陳曉;靖波;;離子自組裝制備有機熒光納米帶[A];中國化學會第十二屆膠體與界面化學會議論文摘要集[C];2009年

8 李英;馬秀良;;ZnO納米帶的電子顯微學研究[A];第十三屆全國電子顯微學會議論文集[C];2004年

9 李英;徐舸;楊春娜;馬秀良;;正交相SnO_2納米帶的電子顯微學研究[A];2006年全國電子顯微學會議論文集[C];2006年

10 李大鵬;王冠中;;氧化物半導體超晶格納米帶自組裝生長和結構表征[A];第十六屆全國半導體物理學術會議論文摘要集[C];2007年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 柯仁;納米材料的新朋友“納米帶”[N];北京科技報;2001年

2 柏林記者　張兆軍;我合成首例單晶碲化物納米帶[N];科技日報;2007年

3 黃敏;光能“擰彎”物體[N];新華每日電訊;2010年

4 記者 李宏策 劉霞;新法制得高質量石墨烯納米帶[N];科技日報;2014年

5 張小軍;留美中國專家發(fā)現并合成“納米帶”[N];大眾科技報;2001年

6 李宏策;石墨烯納米帶生產新工藝開發(fā)成功[N];科技日報;2012年

7 郝鋼;我國科學家合成世界首例單晶碲化物納米帶[N];中國有色金屬報;2007年

8 記者 劉霞;美首次“種”出石墨烯納米帶[N];科技日報;2013年

9 記者 張小軍;發(fā)現并合成“納米帶”[N];新華每日電訊;2001年

10 董映璧;新加坡用激光讓硫化鎘納米帶降溫40℃[N];科技日報;2013年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 宋玉玲;硅納米帶及氟飽和氮化鋁納米帶的第一性原理研究[D];陜西師范大學;2012年

2 易均輝;鈦基底上一維二氧化鈦復合光催化劑的制備及其可見光催化性能研究[D];華南理工大學;2015年

3 許冠辰;化學氣相沉積法控制合成低維過渡金屬硫族化合物的研究[D];山東大學;2015年

4 衡伯軍;Cu_2O和CuO納微米材料的可控制備及性能研究[D];華中師范大學;2013年

5 李兆國;拓撲絕緣體Bi_2Te_2Se納米帶的量子相干輸運實驗研究[D];南京大學;2014年

6 吳文志;類石墨烯二維材料及其納米帶的物理力學性能研究[D];南京航空航天大學;2013年

7 白慧;硼球烯B_(40)的化學修飾[D];山西大學;2015年

8 張小歐;新型低維材料電磁和輸運性質的數值模擬研究[D];南京大學;2015年

9 馬玲;改性石墨烯儲氫和氣敏性質及硅納米帶摻雜特性的第一性原理研究[D];陜西師范大學;2015年

10 鄭亞榮;基于廉價金屬復合材料電催化劑設計、合成及性能研究[D];中國科學技術大學;2015年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 孫霞;稀土鈣鈦礦型氧化物納米帶的制備及光催化性質研究[D];長春理工大學;2011年

2 曹杉杉;鋰電池正極材料釩酸銨的制備及其性能研究[D];陜西科技大學;2015年

3 楊鴻玉;基于多壁碳納米管/氧化石墨烯納米帶的多巴胺非酶傳感器研究[D];四川農業(yè)大學;2014年

4 白俊強;Ni摻雜TiO_2納米帶陣列薄膜制備及光催化性能[D];浙江大學;2016年

5 李勇;硅碳烯納米帶的電子結構及電場效應的理論研究[D];太原理工大學;2016年

6 劉麗麗;二硫化鉬納米帶催化析氫活性及其調控的理論研究[D];太原理工大學;2016年

7 宋刑;低維寬帶隙Ⅱ-Ⅵ半導體材料的制備及性能的研究[D];江蘇大學;2016年

8 張志祥;層狀過渡金屬硫化物及其納米帶特性的第一性原理研究[D];華東師范大學;2016年

9 周華;硼氮雜化石墨烯納米帶及碳納米管的非線性光學性質的理論研究[D];吉林大學;2016年

10 陸晶晶;氧化石墨烯及鈦酸鹽納米帶的光限幅性能研究[D];福州大學;2013年

，

本文編號：901911