石墨烯包覆硒基化合物復(fù)合材料的制備及其鋰離子電池性能研究.pdf

1、本論文主要利用石墨烯制作納米復(fù)合材料來實(shí)現(xiàn)高比容量高穩(wěn)定性的鋰離子電池材料。首先開發(fā)出了一種綠色、簡單、快速、低成本的石墨烯包覆納米材料的方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯異位包覆的簡單化，并測試了其中一個(gè)復(fù)合物——氧化石墨烯包覆SnSe納米棒的鋰離子電池性能;然后將石墨烯、導(dǎo)電聚合物與SeS2結(jié)合制備了核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合物，并成功地應(yīng)用于鋰離子電池電極材料。主要內(nèi)容分為以下兩個(gè)方面:
　　1.基于氧化石墨烯上的含氧官能團(tuán)和負(fù)電荷，選擇了一種環(huán)境

2、友好、價(jià)格低廉、資源豐富、含氨基官能團(tuán)的天然多分子糖——?dú)ぞ厶亲鳛檩o助劑，利用氧化石墨烯和殼聚糖正負(fù)電荷的相互吸引和含氧官能團(tuán)與氨基之間的氫鍵作用，將二者構(gòu)成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，與此同時(shí)將任意形貌的納米材料包覆于石墨烯片層的內(nèi)部。這一方法快速簡單溫和，只需通過室溫下兩分鐘的攪拌即可實(shí)現(xiàn)完好的包覆，通過這一方法我們制備了氧化石墨烯包覆SnSe納米棒(GO@SnSe)、氧化石墨烯包覆Fe2O3納米(GO@Fe2O3)、氧化石墨烯包覆CoSn(OH

3、)6納米立方塊(GO@CoSn(OH)6)、氧化石墨烯包覆Se單質(zhì)納米球(GO@Se)一系列復(fù)合物。這些氧化石墨烯包覆納米晶的掃描照片和透射照片都顯示出氧化石墨烯片能夠完好地把納米晶包覆在片層內(nèi)部。為了驗(yàn)證此包覆方法的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，我們選擇GO@SnSe納米復(fù)合材料作為研究對象，來研究其電化學(xué)性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GO@SnSe納米復(fù)合材料表現(xiàn)出比單獨(dú)SnSe電極材料表現(xiàn)出更優(yōu)異的反應(yīng)可逆性、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，在100 mAg-1電流密度下

4、，經(jīng)過100次充放電循環(huán)，GO@SnSe納米復(fù)合材料的放電比容量依然維持在764 mAh g-1。
　　2.在室溫水溶液中合成出了SeS2納米立方塊，并在此納米立方塊的外層利用苯胺在低溫下的自聚合效應(yīng)包覆上一層聚苯胺，再利用聚苯胺和氧化石墨烯上官能團(tuán)的相互作用，形成氧化石墨烯(GO)包覆核殼結(jié)構(gòu)的SeS2@PANI納米立方塊，最后用HI溶液將氧化石墨烯稍微的還原一下，得到還原石墨烯(RGO)包覆核殼結(jié)構(gòu)的SeS2@PANI納米立方

5、塊，表示為SeS2@PANI/RGO。此復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能相對于單獨(dú)的SeS2納米立方塊有了很大的提高，表現(xiàn)出很穩(wěn)定的循環(huán)性能和倍率性能。在電壓窗口為1.7～2.8 V、電流密度為100mA g-1的電化學(xué)循環(huán)條件下，經(jīng)過100次充放電循環(huán)，SeS2@PANI/RGO復(fù)合材料放電比容量保持在接近于600 mA h g-1，且當(dāng)逐漸加大電流密度（從50～1000mAg-1）時(shí)，循環(huán)曲線在每一個(gè)電流密度下仍能保持穩(wěn)定，且在大電流密度（