發(fā)布時間：2018-04-11 11:04

  本文選題：氮摻雜 + 碳材料��； 參考：《上海應(yīng)用技術(shù)大學》2017年碩士論文

【摘要】：能源的供應(yīng)和合理利用是當代社會得以興盛的前提,就我國目前的發(fā)展近況,資源情況是個急需解決的問題。鋰離子電池與超級電容器因為它們各自獨特的能量存儲特色和優(yōu)勢而得到很大的重視并得到應(yīng)用,尋找或制備出高容量的電極材料是很有實用價值的。為了提高碳基材料在鋰離子電池和超級電容器中的性能,在這篇文章中,我們采取了兩種處理手段來優(yōu)化調(diào)整石墨納米籠的結(jié)構(gòu),使它們的電化學表現(xiàn)提升。以催化裂解的方式制備氮摻雜薄壁石墨納米籠(TNGN C s)用于鋰離子電池的研究中,首先原位進行氮原子摻雜,酸洗處理后,得到薄壁氮摻雜的石墨納米籠,其比表面積較大,達到630 m~2 g~(-1),氮含量高達3%。由于所制納米籠的石墨殼壁薄,理論分析后認為實現(xiàn)了電解質(zhì)和離子快速擴散,所以制備出的薄壁石墨納米籠顯示出極高的可逆比容量:在電流密度為0.5Ag~(-1),達到760mAhg~(-1),和出色的高倍率性能:在5Ag~(-1)下為340mA h g~(-1),在10Ag~(-1)為250m A h g~(-1);以及較好的循環(huán)穩(wěn)定性(在0.8 A g~(-1) 80圈后還保持610 mAh g~(-1))。溫度對裂解制備出的材料的性能有著很大的影響,在鋰離子電池中,900℃為最佳的制備溫度。樣品NGNC900的可逆容量是760 mA h g~(-1);遠高于1150℃的 NGNC1150 的 540 mA h g~(-1),以及 550℃ 石墨化不足的 NGNC550 的 510 mA h g~(-1)。在制備多孔壁石墨納米籠(TNWGNCs)用于超級電容器的研究中,研究發(fā)現(xiàn)氮摻雜的石墨納米籠酸處理后極易氧化,其碳和氮原子易被氧化成羧基和硝基等官能團后成為了開孔模板,經(jīng)過真空熱處理,部分官能團被除去在石墨層上留下孔洞。提高石墨殼的納米開孔率而提高他們的比表而積,卻沒有劇烈的破壞它們的石墨結(jié)構(gòu)。GNCs的石墨殼上的比表面積和比電容都大幅提高:TNW750AH的比表面積為1100m~2g~(-1),處理前TNW750A的比表僅700 m~2 g~(-1);在0.1Ag~(-1),TNW750AH的比電容為370Fg'1,而處理前TNW750A比電容僅為300F g~(-1)。同時我們還研究了催化裂解的溫度對多孔壁石墨納米籠生成的影響。結(jié)果表明,反應(yīng)溫度在750℃左右適宜,溫度的增加可能會提高C原子在顆粒中的生長速度,使石墨壁增厚,降低開孔率以及比表面積;而750℃以下的反應(yīng)溫度對提高樣品電化學性能不明顯。
[Abstract]:The supply and rational utilization of energy is the prerequisite for the prosperity of the contemporary society. In view of the current development of our country, the resource situation is an urgent problem to be solved.Lithium ion batteries and supercapacitors have been paid great attention to and applied because of their unique energy storage characteristics and advantages. It is of great practical value to find or prepare high capacity electrode materials.Nitrogen-doped thin-walled graphite cages (TNGN C ss) were prepared by catalytic cracking for lithium ion batteries. Firstly, nitrogen atoms were doped in situ. After acid washing, the graphite nanosages doped with thin-walled nitrogen were obtained, which had a large specific surface area.The nitrogen content is as high as 3%.Due to the thin graphite shell wall of the nanocage, the rapid diffusion of electrolytes and ions is considered by theoretical analysis.After 80 laps, 610 mAh / g ~ (-1) was maintained.The reversible capacity of NGNC900 of the sample is 760mA / h / g ~ (-1), which is much higher than 540mA / h / g ~ (-1) of NGNC1150 at 1150 鈩，

本文編號：1735727