層狀前體法摻雜碳納米結(jié)構(gòu)的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池,鈉離子電池和超級(jí)電容器,作為21世紀(jì)最有前景的能源儲(chǔ)存裝置之一受到了人們的廣泛關(guān)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(duì)于高性能電池的日益增長(zhǎng)的需求,尤其是在移動(dòng)式類型電子便攜設(shè)備,電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)方面的需求量更是巨大。在此基礎(chǔ)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(qiáng)導(dǎo)電性的碳電極材料無(wú)疑會(huì)很大程度上提高這些二次電池和超級(jí)電容器的比容量,增強(qiáng)電子和離子傳輸速度,縮短其離子傳輸路徑。近

2、些年來(lái),水滑石及類水滑石材料在電化學(xué)方面的應(yīng)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(dú)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(xué)活性和穩(wěn)定性。本論文主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)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(jīng)焙燒,酸處理設(shè)計(jì)后得到氮摻雜的無(wú)定型碳(NAC)納米復(fù)合物。由于雜原子N的影響,該復(fù)合物相對(duì)于單純的碳材料來(lái)說(shuō),其本身的導(dǎo)電特性,比表面積及孔徑分布都有部分提高。電化學(xué)測(cè)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(shí),這種氮摻雜材料還表現(xiàn)除了優(yōu)良的超級(jí)電容器性能。
　　(2)一步法將選用得到的不同雜原子的有機(jī)物質(zhì)插層到NiAl-LDH層間,