本文關(guān)鍵詞：富氮碳材料的制備及其電化學性能研究

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【摘要】：隨著社會的進步與發(fā)展,能源問題日益嚴峻,研究先進的能量存儲技術(shù)變得至關(guān)重要。高能量密度且環(huán)境友好的鋰硫電池成為下一代電化學儲能系統(tǒng),然而硫和硫化鋰的低電導率及多硫化鋰的穿梭效應(yīng)嚴重影響鋰硫電池的實際比容量和循環(huán)性能。通過氮摻雜可以有效調(diào)控碳材料電化學性質(zhì),抑制多硫化物的穿梭,然而目前所合成的氮摻雜碳材料主要為粉體材料且存在氮含量低于10 at.%的局限性,限制了其在能源存儲領(lǐng)域的發(fā)展。因此合成不同形式的高氮材料并將其應(yīng)用于鋰硫電池成為本文主要內(nèi)容。本工作制備出具有高氮含量(20.08at.%)和高比表面積(1000m2g-1)的氮化碳/石墨烯復合材料,并將其用作鋰硫電池隔膜修飾層來提升電池性能。此外,采用化學氣相沉積(CVD)獲得了大尺寸單晶氮摻雜石墨烯薄膜,討論氮摻雜石墨烯生長的關(guān)鍵因素,為控制石墨烯晶疇尺寸,氮摻雜含量等關(guān)鍵指標提供實驗依據(jù)。簡述為以下:1.高氮含量的氮化碳/石墨烯復合材料的制備。以活化石墨烯和三聚氰胺為原料制備氮化碳/石墨烯復合物,并且氮化碳與石墨烯以共價鍵形式均勻復合,最高N含量可達20.08 at.%.2.CVD制備大面積單晶氮摻雜石墨烯。采用NH3為氮源,CH4為碳源,制備出約350μm左右的單晶氮摻雜石墨烯,探討生長參數(shù)對其尺寸及氮摻的影響,得出最優(yōu)生長條件。3.氮化碳/石墨烯復合材料應(yīng)用于鋰硫電池隔膜修飾層。制備出0.2 mg cm-2,厚度僅為10μm左右的氮化碳/石墨烯隔膜修飾層,0.1 C下,采用修飾隔膜的電池首次放電容量達1244mAhg-1;在0.5C下循環(huán)800次,衰減率為0.062%,均優(yōu)于對比電池。實驗發(fā)現(xiàn),a-MEGO@g-C3N4隔膜修飾后電池性能的提高來源于兩方面:一是高比表面積的a-MEGO@g-C3N4通過物理吸附固定多硫化物,二是g-C3N4與多硫化鋰通過形成C-S鍵與Li-N鍵抑制穿梭效應(yīng)。
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB332;TM912

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 任文才;高力波;馬來鵬;成會明;;石墨烯的化學氣相沉積法制備[J];新型炭材料;2011年01期

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本文編號：1306348