銅基氧化物-石墨烯復合材料的制備及其在鈉離子電池中的應用.pdf

1、鈉元素由于資源豐富(2.74％)并且具有價格低廉等優(yōu)點，使得其最有可能解決目前國際社會均面臨的鋰資源匱乏的困境，成為可以替代鋰的新型電極材料。但因理論比容量小且半徑大于鋰離子（約55％）等缺點制約了其在工業(yè)上的應用，故目前鈉離子電池發(fā)展所要面臨的是開發(fā)高性能、可使鈉離子可逆脫嵌的負極電極材料。
　　鈉離子半徑較大使得工業(yè)化的石墨無法應用在鈉離子電池負極材料中，而石墨烯材料具有較大的層間距可以為鈉離子的可逆脫嵌提供空間，但石墨烯材料

2、容量較低。而過渡金屬氧化物(MOx)理論容量較高，一直受到研究者們的關(guān)注，但在其循環(huán)過程中存在體積膨脹的問題進而導致儲鈉性能大幅度降低。因此我們采用容量較高且價格低廉的銅基氧化物與石墨烯進行復合，在提高石墨烯容量的同時可以緩解銅基氧化物的體積膨脹問題。本論文采用容量較高、價格低廉的銅基氧化物與石墨烯復合或通過碳包覆的方法制備了Cu2O/rGO、CuO/rGO、Cu2O/C和CuO/C電化學性能優(yōu)良的負極材料。
　　以醋酸銅、GO作

3、為合成原料，采用水熱法一步合成Cu2O/rGO水凝膠。Cu2O納米粒子的平均粒徑為100nm，均勻分散在3D結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀石墨烯片層上。電化學性能測試表明:在50mA/g的電流密度下循環(huán)100次后最終容量為260.4mA h/g，特別是在30-2000mA/g的不同電流密度下，在經(jīng)過大電流循環(huán)后將電流密度降至30mAh/g，其電流密度回升至301.2mA h/g，顯示出的性能明顯高于石墨烯。
　　以醋酸銅、GO作為合成原料，異丙醇為溶

4、劑及反應的還原劑，采用水浴法在83℃水浴鍋中中一步合成CuO/rGO復合材料。CuO納米粒子的平均粒徑為100nm，均勻分散石墨烯片層上。電化學性能測試表明:在50mA h/g的電流密度下循環(huán)100次后最終容量為237.6mA h/g，在30-2000mA/g的不同電流密度下，經(jīng)過大電流循環(huán)后將電流密度降至30mAh/g，其電流密度回升至309.2mA h/g，顯示出的性能明顯高于石墨烯。
　　銅基氧化物與石墨烯之間的界面交互作用

5、使其擁有良好的電化學性能，但未與石墨烯相互作用的銅基氧化物易發(fā)生團聚進而影響儲鈉性能，故本實驗采用碳包覆的方式來提高其性能。采用硫酸銅、葡萄糖為原料，水熱法一步合成Cu2O/C復合材料，Cu2O納米粒子成功的被碳材料包覆，包覆后粒子的平均粒徑為500nm，粒子粒徑大小均勻。電化學性能測試表明:在50mAh/g的電流密度下循環(huán)100次后最終容量為204.4mA h/g。
　　以硫酸銅、PVP為碳源，采用水熱法一步合成CuO/C復合材