石墨烯基納米復合材料的制備及儲能性能研究.pdf

1、當今社會小到便攜式消費電子設備,大到動力汽車系統，儲能裝置等，對電池的要求越來越高。石墨烯，作為目前世界上已知最薄的物質，在電、光、力、熱等方面均表現出優異的性能，而過渡金屬氧化物擁有高理論比容量，安全性能高等優勢，許多科研人員將兩者結合在一起作為鋰離子電池電極材料，研究其電化學性能。本文針對鋰離子電池負極體系，通過改進實驗方法，以制備工藝安全簡便，提高負極材料可逆容量為目的，利用膨化煅燒法制備 Fe2O3-石墨烯、CoO-石墨烯和 F

2、e2O3·CoO-石墨烯納米復合材料，并利用 XRD、SEM、TEM，紅外光譜等表征技術對其進行物相，形貌分析和化學成分分析，通過吸附脫附測試研究其比表面積、孔徑、孔體積，通過恒流充放電測試和交流阻抗測試對其電化學性能進行研究。論文的主要內容如下：
　　采用Hummers法制備氧化石墨。
　　首先介紹了采用膨化煅燒法制備 Fe2O3-石墨烯納米復合材料。通過 XRD對其進行物相分析，產物為Fe2O3,并研究不同還原溫度和時間

3、對復合材料的影響。通過SEM觀察其形貌，Fe2O3顆粒周圍被石墨烯包覆，無團聚現象；TEM分析表明復合材料形成大量的介孔結構，粒子尺寸約為50nm。電化學測試表明，質量比為1:3的復合材料在100mA/g電流密度下，放電比容量能達927mAh/g，在1000mA/g電流密度下，比容量達到580mAh/g。
　　其次介紹了利用膨化煅燒法制備CoO-石墨烯納米復合材料。通過XRD分析得出產物主要為CoO，并且有少量的Co2O3存在，在

4、不同還原溫度，時間條件下得到不同的鈷氧化物；通過SEM和TEM觀察其形貌，CoO顆粒均勻負載到石墨烯表面，負載量增大，包覆現象明顯，存在介孔結構，但也存在少量的團聚現象，孔體積相應減??；電化學測試表明，質量比為1:3的復合材料在100mA/g電流密度下，放電比容量能達937mAh/g，在充放電過程中，容量變化明顯，但均保持在800mAh/g以上。
　　最后介紹了利用膨化煅燒法將氧化鐵，氧化鈷兩者與石墨烯結合，得到Fe2O3·CoO

5、-石墨烯納米復合材料，提出制備負極復合材料的新方法新思路。XRD表明通過高溫煅燒后Fe2O3與CoO結合生成Fe2O3·CoO，通過觀察TEM圖，石墨烯邊緣很明顯存在較大的團聚顆粒，氮氣吸附測得孔體積減小對應了團聚現象,粒子尺寸增大至為300nm。電化學測試表明，Fe2O3·CoO-石墨烯納米復合材料可逆容量達870mAh/g，不及前兩者的可逆容量，但在1000mA/g電流密度下仍能達到560mAh/g。三種復合材料對比分析，Fe2O3