層狀前體法摻雜碳納米結構的制備及電化學性能研究.pdf

1、鋰離子電池,鈉離子電池和超級電容器,作為21世紀最有前景的能源儲存裝置之一受到了人們的廣泛關注。但如今的電池材料在其比容量,體積密度和功率密度,都很難滿足人們對于高性能電池的日益增長的需求,尤其是在移動式類型電子便攜設備,電動汽車和智能電網方面的需求量更是巨大。在此基礎上,我們發(fā)現(xiàn),具有較高比表面積,適宜孔徑體積以及較強導電性的碳電極材料無疑會很大程度上提高這些二次電池和超級電容器的比容量,增強電子和離子傳輸速度,縮短其離子傳輸路徑。近

2、些年來,水滑石及類水滑石材料在電化學方面的應用引起了廣泛的研究興趣。本文利用高溫處理,酸性刻蝕等手段處理類水滑石前體材料(CoFeAl-LDH,NiAl-LDH),利用水滑石獨特的插層特性制備得到了雜原子摻雜的,具有較寬孔徑分布,較高比表面積的碳活性材料(N-doped C和S-doped C),其表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學活性和穩(wěn)定性。本論文主要內容和創(chuàng)新點如下:
　　(1)采用成核和晶化隔離(SNAS)步驟的方法制備出CoFeAl-

3、LDH,在與三聚氰胺物理混合制備得到CoFeAl-LDH/M后,經焙燒,酸處理設計后得到氮摻雜的無定型碳(NAC)納米復合物。由于雜原子N的影響,該復合物相對于單純的碳材料來說,其本身的導電特性,比表面積及孔徑分布都有部分提高。電化學測試表明,其較商業(yè)化的石墨電極相比有著較高的比容量和電池循環(huán)穩(wěn)定。與此同時,這種氮摻雜材料還表現(xiàn)除了優(yōu)良的超級電容器性能。
　　(2)一步法將選用得到的不同雜原子的有機物質插層到NiAl-LDH層間,