多酸修饰碳纳米管用于锂离子电池负极材料研究

摘要

多金属氧酸盐作为一类金属-氧簇无机大分子化合物，拥有着众多优良的物理化学性质，如:酸性、生物活性、氧化还原性和质子导电性，这些特性使其在光、电、催化、生物和能源等众多领域都有着潜在的应用价值。然而单独多酸分子的易团聚性和较差的固载稳定性限制了其在各个领域的研究及应用，这使得对多酸分子的功能化从而充分发挥其良好特性，成为了当今多酸应用研究领域的重点。通过对多酸分子进行共价修饰引入有机官能团形成一类新型的有机-无机杂化分子，可以改善多酸单体的易团聚性及增强其固载稳定性。碳纳米管作为一维纳米材料具有超常的强度、热导率、电导率及磁阻，使其在众多前沿领域都具备重要的潜在研究及应用价值;在纳米尺度下的稳定性及可修饰性使碳纳米管可作为优异的分子载体同其它材料进行复合或杂化。将功能化的多酸分子与碳纳米材料组装复合形成的新型多功能材料在能源储存、转化应用领域有着良好的发展前景。
　　本文通过两种不同类型多酸分子的功能化，借助共价修饰，将有机官能团引入多酸体系（Mn-Anderson-Pyrene、Si-Keggin-NH2），并利用红外、核磁、XPS等表征测试手段确认了多酸化合物的结构;再进一步通过非共价及共价作用两个不同的组装策略，将两种多酸杂化分子与碳纳米管类新型功能材料进行复合或杂化，形成一类具有新型结构和功能特性的多功能纳米材料，将他们作为锂离子电池负极材料进行了测试;在性能测试中，两种材料均表现出了高比容量、优异的倍率性能及循环稳定性，并且通过交流阻抗测试对Mn-Anderson-Py-CNTs复合材料的电化学性能进行了深入表征，对其中的电荷转移及离子迁移扩散机理作了初步探讨。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 多酸简介

1．2 多酸修饰

1．2．1 多酸的修饰化

1．2．2 研究进展

1．3 碳纳米管

1．4 碳纳米管功能化

1．4．1 碳纳米管的非共价修饰

1．4．2 碳纳米管的共价修饰

1．5 多酸-碳纳米管复合／杂化材料

1．6 锂离子电池简介

1．7 论文选题及主要工作

1．8 测试与表征

第二章 Mn-Anderson-Pyrene多酸非共价修饰碳纳米管复合材料用于锂离子电池负极的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品

2．2．2 复合材料的制备合成

2．2．3 扣式电池封装

2．3 结果与讨论

2．3．1 复合材料的结构组成分析

2．3．2 复合材料Raman图谱分析

2．3．3 电镜表征复合材料形貌特征

2．3．4 复合材料锂电性能测试

2．4 本章小结

第三章 Si-Keggin-NH2多酸共价修饰碳纳米管杂化材料用于锂离子电池负极的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品

3．2．2 杂化材料的制备合成

3．2．3 扣式电池封装

3．3 结果与讨论

3．3．1 杂化材料红外分析

3．3．2 杂化材料Raman图谱分析

3．3．3 杂化材料XPS能谱分析

3．3．4 杂化材料TGA分析

3．3．5 电镜表征杂化材料形貌特征

3．3．6 杂化材料锂电性能测试

3．4 本章小结

第四章 结论及展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

导师简介

作者简介