富氮碳材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，能源問題日益嚴(yán)峻，研究先進(jìn)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(xué)儲能系統(tǒng)，然而硫和硫化鋰的低電導(dǎo)率及多硫化鋰的穿梭效應(yīng)嚴(yán)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(xué)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10at.％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

2、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(fù)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(xué)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(biāo)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(fù)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(fù)合物，并且

3、氮化碳與石墨烯以共價鍵形式均勻復(fù)合，最高N含量可達(dá)20.08at.％.
　　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(fù)合材料應(yīng)用于鋰硫電池隔膜修飾層。制備出0.2mgcm-2，厚度僅為10μm左右的氮化碳/石墨烯隔膜修飾層，0.1C下，采用修飾隔膜的電池首次放電容量達(dá)1244mA