石墨烯基納米復(fù)合材料的制備及儲(chǔ)能性能研究.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)小到便攜式消費(fèi)電子設(shè)備,大到動(dòng)力汽車系統(tǒng)，儲(chǔ)能裝置等，對(duì)電池的要求越來(lái)越高。石墨烯，作為目前世界上已知最薄的物質(zhì)，在電、光、力、熱等方面均表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，而過(guò)渡金屬氧化物擁有高理論比容量，安全性能高等優(yōu)勢(shì)，許多科研人員將兩者結(jié)合在一起作為鋰離子電池電極材料，研究其電化學(xué)性能。本文針對(duì)鋰離子電池負(fù)極體系，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，以制備工藝安全簡(jiǎn)便，提高負(fù)極材料可逆容量為目的，利用膨化煅燒法制備 Fe2O3-石墨烯、CoO-石墨烯和 F

2、e2O3·CoO-石墨烯納米復(fù)合材料，并利用 XRD、SEM、TEM，紅外光譜等表征技術(shù)對(duì)其進(jìn)行物相，形貌分析和化學(xué)成分分析，通過(guò)吸附脫附測(cè)試研究其比表面積、孔徑、孔體積，通過(guò)恒流充放電測(cè)試和交流阻抗測(cè)試對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行研究。論文的主要內(nèi)容如下：
　　采用Hummers法制備氧化石墨。
　　首先介紹了采用膨化煅燒法制備 Fe2O3-石墨烯納米復(fù)合材料。通過(guò) XRD對(duì)其進(jìn)行物相分析，產(chǎn)物為Fe2O3,并研究不同還原溫度和時(shí)間

3、對(duì)復(fù)合材料的影響。通過(guò)SEM觀察其形貌，F(xiàn)e2O3顆粒周圍被石墨烯包覆，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象；TEM分析表明復(fù)合材料形成大量的介孔結(jié)構(gòu)，粒子尺寸約為50nm。電化學(xué)測(cè)試表明，質(zhì)量比為1:3的復(fù)合材料在100mA/g電流密度下，放電比容量能達(dá)927mAh/g，在1000mA/g電流密度下，比容量達(dá)到580mAh/g。
　　其次介紹了利用膨化煅燒法制備CoO-石墨烯納米復(fù)合材料。通過(guò)XRD分析得出產(chǎn)物主要為CoO，并且有少量的Co2O3存在，在

4、不同還原溫度，時(shí)間條件下得到不同的鈷氧化物；通過(guò)SEM和TEM觀察其形貌，CoO顆粒均勻負(fù)載到石墨烯表面，負(fù)載量增大，包覆現(xiàn)象明顯，存在介孔結(jié)構(gòu)，但也存在少量的團(tuán)聚現(xiàn)象，孔體積相應(yīng)減??；電化學(xué)測(cè)試表明，質(zhì)量比為1:3的復(fù)合材料在100mA/g電流密度下，放電比容量能達(dá)937mAh/g，在充放電過(guò)程中，容量變化明顯，但均保持在800mAh/g以上。
　　最后介紹了利用膨化煅燒法將氧化鐵，氧化鈷兩者與石墨烯結(jié)合，得到Fe2O3·CoO

5、-石墨烯納米復(fù)合材料，提出制備負(fù)極復(fù)合材料的新方法新思路。XRD表明通過(guò)高溫煅燒后Fe2O3與CoO結(jié)合生成Fe2O3·CoO，通過(guò)觀察TEM圖，石墨烯邊緣很明顯存在較大的團(tuán)聚顆粒，氮?dú)馕綔y(cè)得孔體積減小對(duì)應(yīng)了團(tuán)聚現(xiàn)象,粒子尺寸增大至為300nm。電化學(xué)測(cè)試表明，F(xiàn)e2O3·CoO-石墨烯納米復(fù)合材料可逆容量達(dá)870mAh/g，不及前兩者的可逆容量，但在1000mA/g電流密度下仍能達(dá)到560mAh/g。三種復(fù)合材料對(duì)比分析，F(xiàn)e2O3