二维层状纳米材料(MoSe2,MoS2)的合成及其储能性质研究

摘要

锂离子电池由于具有突出的性能优势，现在已经逐步取代传统电源广泛应用于我们的日常生活中。容量大，体积小，质量轻，寿命长一直是人们对于能源存储设备的追求。在本论文中以二维层状材料（MoSe2，MoS2）为研究对象，旨在开发高性能锂离子电池负极材料。取得的研究成果如下：
　　(1)合成了片状 MoSe2/C复合纳米材料，并研究了其作为锂离子电池电极材料的电化学性能。其在100 mA/g的电流密度下，充放电循环50次之后，表现出了576.7 mA h/g的容量，容量保持率为93％，并且当电流密度增加到2000 mA/g时，依然可以保持450 mA h/g的比容量，说明这种复合结构电极材料优异的循环稳定性和倍率性能。
　　(2)以钛片为基底合成了TiO2@MoS2核壳纳米结构，并将其直接用作锂离子电池电极材料进行储锂性能研究。这种无粘剂的复合纳米结构电极保留了 TiO2和 MoS2作为电极材料的优势，表现出了较好的综合电化学性能。具体表现为：在200 mA/g的电流密度下，充放电循环100次后容量高达509.4 mA h/g，几乎没有容量损失。
　　(3)在碳纤维布上合成了MoS2纳米片结构，并将其作为无粘结剂电极应用于锂离子电池和超级电容器。在进行储锂性能研究时，采用1~3V的电压窗口，成功避免了由于碳纤维布在1V以下对电极容量的贡献，而导致活性物质实际容量偏高的问题。在作为超级电容器电极进行研究时，碳纤维布为集流体，成功避免了传统方法以泡沫镍为集流体在碱性溶液中由于发生副反应（表面生成NiOOH）而导致电化学信号错误和实际容量过高的问题。其作为超级电容器负极材料时，虽然电容量不高，但在两电极测试时却表现出了15000次循环后容量保持率高达80.6%的优异循环稳定性。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 锂离子电池概述

1.3 锂离子电池的电极材料

1.4 无粘结剂 (binder-free) 锂离子电池电极

1.5 本论文的研究目的和内容

2 片状MoSe2/C复合纳米结构的合成及其增强的储锂性能研究

2.1 引言

2.2 MoSe2/C及MoSe2的合成

2.3 MoSe2/C及MoSe2电极的制备及电化学性能测试

2.4 MoSe2/C及MoSe2的结构与表征

2.5 MoSe2/C储锂性能测试及结果分析

2.6 本章小节

3 TiO2纳米线@MoS2纳米片核壳纳米结构的合成及其储锂性能研究

3.1 引言

3.2 TiO2纳米线@MoS2纳米片核壳纳米结构的制备

3.3 TiO2@MoS2核壳纳米结构电极的制备及电化学性能测试

3.4 TiO2@MoS2的结构与表征

3.5 TiO2@MoS2核壳纳米结构的储锂性能研究

3.6 本章小结

4 MoS2/碳纤维布集成电极的储锂性能和超级电容器性能研究

4.1 引言

4.2 MoS2/碳纤维布集成电极的合成与制备

4.3 MoS2/碳纤维布的结构表征

4.4 MoS2/碳纤维布集成电极的电化学性能测试结果分析与讨论

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 问题与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录