金属有机骨架的氧化锌纳米材料的制备及其电化学性能研究(2)
1。2。1 锂离子电池发展简史 1
1。2。2 锂离子电池的构成与工作原理 1
1。2。3锂离子电池的性能特点 1
1。2。4 锂离子电池的负极材料 1
1。2。5过渡金属氧化物纳米材料作锂离子电池负极材料的研究进展 1
1。2。5。1 镍基氧化物电极材料 1
1。2。5。2 锰基氧化物电极材料 1
1。2。5。3 铜基氧化物电极材料 1
1。3 超级电容器简介 1
1。3。1超级电容器的特点 1
1。3。2 超级电容器组成及工作原理 1
1。3。3 超级电容器电极材料 1
1。3。4 过渡金属氧化物纳米材料作超级电容器电极材料的研究进展 1
1。3。4。1贵金属氧化物电极材料 1
1。3。4。2钴基氧化物电极材料 1
1。3。4。3镍基氧化物电极材料 1
1。4 本文的研究内容及研究意义 1
第二章 ZnO纳米材料的制备及电化学性能研究 1
2。1 实验试剂与仪器 1
2。2 实验方法 1
2。2。1 MOF-5的制备 1
2。2。2 ZnO纳米多孔材料的制备 1
2。2。3 材料的表征 1
2。2。4 电化学性能测试 1
2。3 结果与讨论 1
2。3。1 热重分析 1
2。3。2 X射线衍射图谱分析 1
2。3。3 形貌分析 1
2。3。4 比表面积分析 1
2。4 超级电容器电化学分析 1
2。4。1 循环伏安测试分析 1
2。4。2 充放电测试分析 1
2。4。3循环性能分析 1
2。5 锂离子电池性能研究 1
2。5。1 循环伏安测试 1
2。5。2 充放电测试 1
2。5。3 循环和库伦效率分析 1
2。5。4 阻抗分析测试 1
结论与展望 1
致 谢 1
参考文献 1
第一章 绪论
1。1 引言
锂离子电池（LIB）广泛应用于各个领域，包括便携式的电子设备、笔记本电脑、电子表、玩具、移动电话等，并且在电动汽车领域有广泛的应用前景[1-3]。商业锂离子电池正极材料通常为LiFePO4或者LiCoO2，负极材料通常为石墨。然而，石墨电极原料的倍率性能比较差，限定了锂离子电池的使用。高容量和高性能的电极材料是制约锂离子电池性能提高的主要因素[2]。Poizot等[4]首次发现纳米结构的过渡金属氧化物与锂离子反应能够提高电池容量。目前为止，开发出许多二元和三元的金属氧化物作为高性能的锂离子电池的电极材料[2]。在这些氧化物中，CuO是一种P-型半导体材料，它的带隙窄，为1。2 eV，为被广泛应用的活性材料，如在催化性能、气敏性能、光敏电化学领域的应用等。CuO在地球上来源广、环保、廉价，作为锂离子电池的电极材料，最大可逆容量达到674 mAh g-1 [4,5]。在放电的过程中，CuO的化学反应为：从铜单质失去电子变为一价铜离子，在充电的过程中，则相反[5]。相关报道指出，CuO的循环性能受其形貌和合成方法影响较为严重[5,6]。通过不同的合成方法，如溶胶-凝胶、水热法、静电纺丝法等，可以合成不同纳米结构的CuO。论文网
MOF是一种由有机配体和金属盐或金属簇合物构成的多孔骨架材料。MOF及其衍生物在气体储能、碳氢化合物的储存、药物传输、催化、半导体等方面应用广泛[7,8]。近年来，金属有机框架在可控的条件下合成功能无机材料已经越来越普遍。例如，liu和他的同事们[9]首次报道了由锌基MOF合成多孔的碳并且应用在了超级电容器上；Jung等人[10]通过热分解金属有机框架(MOF)获得了ZnO中空纳米结构材料；以金属有机框架材料为模板制备的Fe2O3-TiO2复合氧化物已经应用在了催化水解离上[11]；由Fe-基MOF（MIL-53等）合成的Fe3O4-多孔碳纳米复合材料用来净化水资源[12]；通过铁基金属有机框架合成的纺锤体状α- Fe2O3纳米材料应用于锂离子电极材料的性能研究[13]。最近，以金属有机框架为模板合成的CuO纳米结构材料已经被报道应用于催化领域[14,15]。在 一系列MOF材料中，最典型的MOF材料是美国密歇根大学的Yaghi等人合成的MOF-5[13]。它是有四个Zn2+和一个O，形成[Zn4O]+6的无机基团，这个基团和[O2C-C6H。CO2]2以八面体形式连接，是一种孔容积较大、比表面积较高、孔道结构较规则、骨架结构能形成三维立体的多孔材料。自从MOF-5首次被合成出来，很多科研工作者对该种材料的功能进行了大量研究，尤其是在储气能力方面进行了系统的研究。研究成果表明，采取不一样的方法合成出来的MOF-5材料，其晶体颗粒比表面积和孔容等会有比较大差别。