氧化物與石墨烯復合材料的制備及電化學性能的研究.pdf

1、在環境污染嚴重、能源危機加劇的今天，開發清潔的新能源成為當務之急。鋰離子電池因環境友好、性能優秀被廣泛應用于手機、筆記本電腦、數碼相機等移動設備上。但是，目前已經商業化的鋰離子電池的容量、能量密度、循環性能、可充放電次數、價格成本等特性卻難以滿足日益增長的實際需求，如為電動車、混合動力汽車提供能源動力，因此，改善已有鋰離子電池的性能成為亟待解決的問題。本文利用TiO2和SiO2與石墨烯復合，將兩者的優勢互補，改善此類電極材料的電化學性能

2、。
　　本文利用改進的Hummers方法制備氧化石墨烯，以石墨為原料，將氧化石墨烯溶液靜置沉積后取上層清夜滲析，力求得到較薄的氧化石墨烯層。隨后利用溶劑熱法制備了擁有介孔結構的YiO2顆粒，其平均孔徑約為17nm，晶型為銳鈦礦。在制備過程中探究了溶劑熱反應時間對孔分布的影響，發現290min時制備的TiO2孔分布最完全，結構相對穩定。
　　接著使用APTES對TiO2顆粒進行表面電荷改性，并分別探究了改性過程中時間、二次改性

3、和添加水等因素對改性結果的影響，確定了最優改性條件.當改性條件為0.5g介孔二氧化鈦球、10mlAPTES、100ml乙醇、100μl去離子水混合，80℃水浴加熱，回流并攪拌24h時，成功將TiO2顆粒表面電荷變正。
　　利用靜電吸附法在水體系中將氧化石墨烯與介孔YiO2復合，經HI酸還原后得到TiO2/石墨烯復合物，經XRD、Raman、TGA、BET、XPS等測試表征后，證明被還原的石墨烯成功包覆在YiO2上，所占質量比為15

4、％，并且包覆石墨烯后復合物孔徑尺寸相比介孔TiO2減小，比表面積增大了29.7m2g-1。
　　用同樣的方法制備了P25/石墨烯，對介孔YiO2、YiO2/石墨烯和P25/石墨烯進行電化學性能測試，經過對比可以得出以下結論:(1)與介孔TiO2相比，二氧化鈦/石墨烯在一定的電壓范圍下能夠穩定地進行充放電，具有更好的可逆容量保持率、在高電流密度下更優秀的循環性能、良好的可逆性和結構穩定性，同時，其電子傳導率和電極材料的電化學活性明顯

5、提升;(2)由YiO2/石墨烯和P25/石墨烯對比可知，介孔結構可使材料與電解液間接觸面積增大，同時使鋰離子的傳輸路徑有所縮短，有利于電極的首次可逆容量、比容量的提高，和循環性能和倍率性能的改善。
　　此外，本論文還利用APTMS對SiO2納米顆粒進行了表面電荷改性，用靜電吸附法制備了SiO2/石墨烯的復合物，并使用HF酸和NaOH溶液分別處理復合物，使復合物中的SiO2溶解，得到石墨烯。由SEM和TEM得知，復合物中二氧化硅球絕