纳米二氧化锡／三维大孔石墨烯复合电极的制备及其储锂性能的研究

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SnOC和SnC复合材料的制备及其在锂离子电池中的应用的开题报告

SnOC和SnC复合材料的制备及其在锂离子电池中
的应用的开题报告
一、研究背景和意义
目前，锂离子电池已成为移动电子设备、电动汽车等领域的主流电源，但其能量密度和循环寿命仍待提高。

为此，寻找新的电极材料并研
究其制备方法已成为研究热点。

其中，锡基复合材料因其高比容量、良
好的循环性能和低成本等优点备受关注。

SnOC和SnC作为锡基复合材料中的两种典型结构，均具有优异的电催化性能和导电性能。

因此，研究SnOC和SnC复合材料的制备及其在锂离子电池中的应用具有重要的意义。

二、研究内容和方法
本研究拟采用化学还原法制备SnOC和SnC复合材料，通过改变反
应条件（如反应温度、反应物比例等）以及添加外源添加剂（如碳源、
模板剂等），探究不同制备条件对复合材料结构和性能的影响。

同时，
还将对制备的复合材料进行物理和化学性质表征，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术手段。

最后，将复合材料作为电极材料组装成锂离子电池，测试其电化学性能。

三、预期成果和意义
通过本研究，将制备出SnOC和SnC复合材料，并对其进行全面的
物理和化学性质表征，揭示其结构和性能之间的关系。

同时，将在锂离
子电池中测试其电化学性能，从而评价其作为电极材料的潜在应用价值。

本研究成果将为锂离子电池的研发提供新的思路和方法。

石墨烯的制备及其电化学性能分析

石墨烯的制备及其电化学性能分析杨晨;刘丽来;邢善超;徐新龙;杜新伟;刘红斌【摘要】以大鳞片石墨制备的膨胀石墨(EG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用NaBH4化学还原制备石墨烯.采用扫描电镜和X射线衍射仪对化学还原后的石墨烯进行形貌和结构表征,应用电池测试系统对样品进行循环伏安(CV)、恒流充放电等电化学性能测试.结果表明:石墨烯电极在电流密度100mA·g-1时的首次放电比容量达1900mAh·g-1;经100个循环周期后石墨烯电极比容量为450mAh·g-1;在不同电流密度下循环50次,再回到100mA·g-1时,仍保持首次循环92％的比容量.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2014(028)011【总页数】5页(P82-86)【关键词】膨胀石墨;石墨烯;锂离子电池;电化学性能【作者】杨晨;刘丽来;邢善超;徐新龙;杜新伟;刘红斌【作者单位】黑龙江科技大学环境与化工学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学环境与化工学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学研究生学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学环境与化工学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学研究生学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学研究生学院,黑龙江哈尔滨150022【正文语种】中文【中图分类】O646石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道组成的碳六元环状呈蜂巢状的单片层薄膜，厚度仅相当于一个碳原子尺寸，是碳类材料的基本组成单元[1]。

石墨烯具有较高的电子传导性，较大的比表面积（2630m2·g-1）[2]以及较高的理论储锂容量（744mAh·g-1）[3]，作为锂离子电池负极材料时具有独特的优势[4,5]：石墨烯的导电性使其本身具有电子传输性能，而导热性则确保其使用过程中的稳定性；石墨烯纳米片层结构缩短Li+传输路径，较大的层间距更有利于Li+的扩散传输。

石墨烯及其在锂离子电池中的应用研究

石墨烯及其在锂离子电池中的应用研究裴波;侯旭;郭向峰;李文斌;周阳宁【摘要】石墨烯是一种具有单原子层、二维晶体结构的新型碳材料,因其具有高的导电率、大的比表面积、高的化学稳定性能等优点,成为当前锂离子电池领域研究的热点.本文简述了石墨烯的制备方法,重点介绍了石墨烯在锂离子电池中的应用:作为电极材料、或与其他储锂材料复合作为电极材料使用,并对石墨烯锂离子电池的前景作了进一步展望.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2016(036)001【总页数】4页(P66-69)【关键词】石墨烯;锂离子电池;性能【作者】裴波;侯旭;郭向峰;李文斌;周阳宁【作者单位】武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TM91121世纪，能源和环境已成为当今世界可持续发展的两大主题，为了解决能源危机和环境污染这两大世界难题，各国已投入巨资大力发展新能源和可再生绿色能源。

作为新能源的代表，锂离子电池相比镍氢电池、镍镉电池和铅酸电池等二次电池，具有能量密度高、开路电压高、环境友好、使用寿命长、自放电小、安全性优越等显著优点，已被广泛用于3C（Consumer Electronic，Computer和Communication）电动汽车、电子产品、储能等领域。

在锂离子电池各组件单元中，电极材料是锂离子电池的关键，其性能的优劣直接决定了锂离子电池的容量、能量密度和循环寿命等关键性能。

因此，开发高性能锂离子电池电极材料，对提高锂离子电池的性能显得尤为重要。

石墨烯，作为一种新型的碳材料，于2004年被英国Manchester 大学的学者首次发现，并因此获得诺贝尔奖[1]。

石墨烯具有非常优异的电子导电性（电子迁移率为15000 cm2V-1s-1）、高的导热系数（约5300 W m-1K-1）、大的比表面（约2600 m2g-1）和良好的机械性能。

氧化锌-碳复合材料的制备及其储锂性能研究

氧化锌-碳复合材料的制备及其储锂性能研究氧化锌/碳复合材料的制备及其储锂性能研究摘要：锂离子电池作为目前最重要的可充电电池之一，其使用寿命和储能性能得到广泛的关注。

本文通过制备氧化锌/碳复合材料，并对其储锂性能进行研究。

实验证明，氧化锌/碳复合材料具有良好的储锂性能，有望在锂离子电池中得到应用。

引言：随着能源需求的不断增长，锂离子电池作为一种高效、可靠的储能设备，越来越受到人们的关注。

为了进一步提升锂离子电池的性能，研究人员开始尝试利用复合材料来改善其储锂性能。

氧化锌/碳复合材料作为一种新型的储锂材料备受关注，本文对其制备方法和储锂性能进行了深入研究。

1. 实验方法1.1 氧化锌/碳复合材料的制备首先，将氧化锌纳米颗粒与碳添加剂混合，并加入适量的有机溶剂得到混合物。

然后，将混合物放置在高温炉中进行热处理，形成氧化锌/碳复合材料。

1.2 材料表征利用扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的表面形貌，并利用X射线衍射仪（XRD）研究其晶体结构。

此外，通过电化学测试仪器对复合材料的储锂性能进行测试。

2. 结果与讨论2.1 材料表征结果SEM观察结果显示，制备的氧化锌/碳复合材料表面均匀且致密。

XRD结果表明，复合材料具有明显的氧化锌晶体结构。

这些结果表明，成功制备了氧化锌/碳复合材料。

2.2 储锂性能测试结果利用电化学测试仪器对氧化锌/碳复合材料的储锂性能进行测试。

测试结果显示，复合材料具有较高的首次放电容量和循环稳定性。

随着循环次数的增加，复合材料的循环稳定性得到了进一步提升。

这表明，氧化锌/碳复合材料具有优异的储锂性能。

3. 结论通过制备氧化锌/碳复合材料，并对其储锂性能进行研究，本文证明了氧化锌/碳复合材料在锂离子电池中具有良好的应用潜力。

未来的研究可以进一步优化材料的制备方法，以提高其储锂性能，并探索其在其他领域的应用潜力。

致谢：感谢实验室的支持和帮助。

通过本研究制备的氧化锌/碳复合材料在锂离子电池中展示出了良好的储锂性能。

原位合成Ni_(3)Ng-C_(3)N_(4)复合材料的储锂性能

第51卷㊀第1期2021年㊀㊀2月电㊀㊀㊀池BATTERY㊀BIMONTHLYVol.51,No.1Feb.,2021作者简介:张林森(1979-),男,河南人,郑州轻工业大学材料与化学工程学院教授,博士,研究方向:化学电源与新能源材料,通信作者;郭春朵(1995-),女,河南人,郑州轻工业大学材料与化学工程学院硕士生,研究方向:化学电源;宋延华(1978-),男,河南人,郑州轻工业大学材料与化学工程学院讲师,研究方向:新能源材料;樊云飞(2000-),男,河南人,郑州轻工业大学材料与化学工程学院本科生,研究方向:新能源材料㊂基金项目:河南省科技攻关项目(182102210163),郑州轻工业大学众创空间孵化项目(2019ZCKJ222),郑州轻工业大学大学生科技活动项目㊀㊀DOI:10.19535/j.1001-1579.2021.01.004原位合成Ni 3N /g-C 3N 4复合材料的储锂性能张林森1,2,3∗,郭春朵1,宋延华1,2,3,樊云飞1(1.郑州轻工业大学材料与化学工程学院,河南郑州㊀450002;㊀ 2.郑州轻工业大学陶瓷材料研究中心,河南郑州㊀450002;㊀ 3.河南省陶瓷基新能源材料国际联合实验室,河南郑州㊀450002)摘要:采用固相法在石墨相氮化碳(g-C 3N 4)片层中原位生长纳米氮化镍(Ni 3N )颗粒,得到三维结构的Ni 3N /g-C 3N 4复合材料㊂通过XRD ㊁SEM ㊁HR-TEM ㊁拉曼光谱和电化学测试等方法,对复合材料进行分析㊂Ni 3N 纳米颗粒均匀地分散在g-C 3N 4中,Ni 3N /g-C 3N 4复合材料具有良好的倍率性能和循环稳定性㊂在0.01~3.00V 充放电,当电流为0.1A /g 时,Ni 3N /g-C 3N 4-3复合材料的首次可逆比容量为968mAh /g ,高于Ni 3N 的633mAh /g ;当电流为1.0A /g 时,第400次循环的比容量高于600mAh /g ㊂关键词:锂离子电池;㊀氮化镍(Ni 3N );㊀石墨相氮化碳(g-C 3N 4);㊀储能性能;㊀高倍率;㊀原位合成;㊀负极中图分类号:TM912.9㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1579(2021)01-0013-04Lithium storage performance of in-situ synthesized Ni 3N /g-C 3N 4compositeZHANG Lin-sen1,2,3∗,GUO Chun-duo 1,SONG Yan-hua1,2,3,FAN Yun-fei 1(1.School of Material and Chemical Engineering ,Zhengzhou University of Light Industry ,Zhengzhou ,Henan 450002,China ;2.Ceramic Materials Research Center ,Zhengzhou University of Light Industry ,Zhengzhou ,Henan 450002,China ;3.Henan International Joint Laboratory of Ceramic Energy Materials ,Zhengzhou ,Henan 450002,China )Abstract :Nano nickel nitride(Ni 3N)particles were generated in situ in the graphite-phase carbon nitride(g-C 3N 4)sheet by solidphase method to prepare 3D Ni 3N /g-C 3N 4composites.The composites were characterized by XRD,SEM,HR-Transmission electronmicroscope(TEM),RAMAN spectroscopy and electrochemical testing methods.The Ni 3N nanoparticles were uniformly dispersed ing-C 3N 4layers;Ni 3N /g-C 3N 4was provided with high rate capability and cycle stability.When charged-discharged in 0.01-3.00V at0.1A /g,the Ni 3N /g-C 3N 4-3composite was delivered initial reversible specific capacity of 968mAh /g,which was higher than633mAh /g of Ni 3N;Ni 3N /g-C 3N 4-3was delivered specific capacity of over 600mAh /g in the 400th cycle at 1.0A /g.Key words :Li-ion battery;㊀nickel nitride(Ni 3N);㊀graphite-phase carbon nitride(g-C 3N 4);㊀storage performance;㊀high rate;㊀in-situ synthesized;㊀anode㊀㊀以石墨为负极的商用锂离子电池已不能满足大功率电子产品快速增长的要求[1],因此,开发具有高容量和良好稳定性的电极材料至关重要[2]㊂硅㊁金属化合物等材料[1,3-4]因为具有高的理论比容量,受到人们的关注,其中,氮化物的研究较多㊂氮化镍(Ni 3N)是一种间隙化合物,具有良好的导电性能和储锂特性,是一种很有应用前景的锂离子电池负极材料[5],但是需要解决充放电过程中体积变化较大的问题㊂石墨相氮化碳(g-C 3N 4)是具有类似石墨烯平面二维结构的电㊀㊀㊀㊀池BATTERY㊀BIMONTHLY㊀第51卷多孔片状材料,具有导热率高㊁热稳定和化学稳定性好等特点[2,6]㊂Y.Zhao等[7]发现,建立g-C3N4的基本构造单元是三嗪(C3N3)和三嗪/七嗪(C6N7)环,结构具有很强的稳定性,有利于缓解Ni3N的体积膨胀㊂将Ni3N纳米颗粒均匀地分散在g-C3N4中,可在充放电过程中缓解Ni3N的体积膨胀,因此,Ni3N/g-C3N4作为锂离子电池的负极材料,有望兼具高倍率性能和良好的稳定性㊂本文作者采用原位固相法合成Ni3N/g-C3N4复合材料,并探究原料配比对复合材料形貌和性能的影响㊂1㊀实验1.1㊀材料制备将0.008mol三聚氰胺(天津产,AR)分散到70ml去离子水中,70ħ水浴加热,搅拌2h;再将0.048mol四水合乙酸镍(天津产,AR)加入其中,搅拌溶解;然后加入0.192mol 2-甲基咪唑(天津产,AR),搅拌至反应完全㊂反应产物离心3次,在80ħ下真空(真空度ȡ0.09MPa,下同)干燥24h,得到前驱体㊂将前驱体研磨均匀,在N2气氛中㊁550ħ下处理4h,得到Ni3N/g-C3N4-1复合材料㊂保持四水合乙酸镍的用量不变,将三聚氰胺的用量调整为0.024mol㊁0.040mol和0.056mol得到的复合材料分别记为Ni3N/g-C3N4-2㊁Ni3N/g-C3N4-3和Ni3N/g-C3N4-4㊂用同样的方法,在不加三聚氰胺的情况下制得Ni3N㊂1.2㊀材料分析用D8-ADVANCB型X射线衍射仪(德国产)对材料进行物相分析,CuKα,λ=0.15406nm,管压40kV㊁管流30mA,步长为0.02ʎ,扫描速度为2(ʎ)/min;用LabRAM HR Evolution激光拉曼分析仪(法国产)对样品进行拉曼光谱测试;用JSM-7001F场发射扫描电子显微镜(日本产)观察材料的表观形貌;用JEM-2100透射电子显微镜(TEM,日本产)观察复合材料内部的微观结构㊂1.3㊀扣式电池的组装及电化学性能测试将合成的样品作为负极活性物质,与乙炔黑(日本产,电池级)㊁聚偏氟乙烯(日本产,电池级)按质量比85ʒ10ʒ5充分混合均匀,加入适量的N-甲基吡咯烷酮(上海产,AR)制成浆料,涂覆在10μm厚的铜箔(日本产,电池级)上,在100ħ下真空干燥12h,得到负极片㊂再以10MPa的压力压片,冲成直径为14mm的圆形极片(约含6mg活性物质)㊂以金属锂片(天津产,电池级)为对电极,Celgard2400膜(日本产)为隔膜,1mol/L LiPF6/EC+DMC+EMC(体积比1ʒ1ʒ1,日本产)为电解液,在氩气保护的手套箱中组装CR2016型扣式电池㊂用CT-4008电池测试系统(深圳产)对电池进行不同电流(0.1A/g㊁0.2A/g㊁0.4A/g㊁0.8A/g㊁1.6A/g和1.0A/g)下的恒流充放电测试,电压为0.01~3.00V㊂用CHI-660E型电化学工作站(上海产)进行循环伏安(CV)测试,电压为0.01~3.00V,扫描速度为0.1mV/s㊂2㊀结果与讨论2.1㊀形貌和结构分析对制备的Ni3N㊁Ni3N/g-C3N4-1㊁Ni3N/g-C3N4-2㊁Ni3N/g-C3N4-3和Ni3N/g-C3N4-4进行XRD分析,结果见图1㊂图1㊀不同材料的XRD图Fig.1㊀XRD patterns of different materials 从图1可知,复合材料样品均在26.2ʎ处呈现明显的衍射峰,对应g-C3N4的(002)晶面(JCPDS:87-1526)㊂制备的Ni3N材料在38.9ʎ㊁41.6ʎ㊁44.7ʎ和58.5ʎ的衍射峰,分别对应Ni3N的(110)㊁(002)㊁(111)和(112)晶面(JCPDS:10-0280)[5,8]㊂Ni3N/g-C3N4-1㊁Ni3N/g-C3N4-2和Ni3N/g-C3N4-3在47.6ʎ和51.8ʎ出现了衍射峰,分别对应NiC x和Ni3C㊂Ni3N/g-C3N4-4材料中Ni3N的衍射峰强度减弱,是由于随着g-C3N4的增加,Ni3N分散得更均匀所致㊂为确认g-C3N4对Ni3N的影响,对Ni3N和Ni3N/g-C3N4-3进行拉曼光谱分析,结果见图2㊂图2㊀Ni3N和Ni3N/g-C3N4-3的拉曼光谱Fig.2㊀Raman spectra of Ni3N and Ni3N/g-C3N4-3图2中,Ni3N/g-C3N4-3在1360cm-1和1579cm-1处的峰分别为D峰和G峰[9],D峰强度(I D)与G峰强度(I G)之比为1.025;Ni3N的D峰和G峰分别在1411cm-1和1580cm-1处,I D/I G为0.912㊂I D/I G越大,材料的缺陷越多㊁电子电导率越高,循环性能就越好,与材料的电化学性能对应㊂41㊀第1期㊀张林森,等:原位合成Ni 3N /g-C 3N 4复合材料的储锂性能图3为不同材料的SEM 图㊂图3㊀不同材料的SEM 图Fig.3㊀SEM photographs of different materials从图3(a)和图3(b)可知,Ni 3N 颗粒的粒径分布于50~90nm;从图3(c)和图3(d)可知,纳米Ni 3N 粒子被g-C 3N 4连接,为Ni 3N 提供了一个导电网路㊂随着g-C 3N 4的增加,Ni 3N 颗粒均匀地分散在g-C 3N 4片层之间,且Ni 3N 粒径逐渐减小㊂这不仅缓解了Ni 3N 的团聚,也使复合材料纳米化㊂g-C 3N 4的存在为Ni 3N 提供了导电网路,在减少材料团聚的同时,保证了复合材料的高电导率㊂图4为Ni 3N /g-C 3N 4-3复合材料的TEM 图㊂从图4(a)可知,Ni 3N 均匀地分散在g-C 3N 4中,Ni 3N 的直径为5~15nm,小于纯Ni 3N 的粒径(50~90nm)㊂从图4(b)可知,晶格条纹间距为0.189nm,对应Ni 3N 的(111)晶面㊂Ni 3N 纳米颗粒均匀地分散在g-C 3N 4中,避免了Ni 3N 的团聚,有利于提高Ni 3N /g-C 3N 4的倍率性能和循环稳定性㊂图4㊀Ni 3N /g-C 3N 4-3复合材料的TEM 图Fig.4㊀Transmission electron microscope(TEM)photographs ofNi 3N /g-C 3N 4-3composite2.2㊀电化学性能分析不同材料在0.1A /g 下的首次充放电曲线见图5㊂图5㊀不同材料的首次充放电曲线Fig.5㊀Initial charge-discharge curves of different materials从图5可知,复合材料的首次放电㊁充电的比容量都高于纯Ni 3N,其中Ni 3N /g-C 3N 4-3材料的首次充电比容量为968mAh /g,而Ni 3N 材料仅有633mAh /g㊂不同材料的倍率性能见图6㊂图6㊀不同材料的倍率性能Fig.6㊀Rate capability of different materials51电㊀㊀㊀㊀池BATTERY㊀BIMONTHLY㊀第51卷从图6可知,与Ni 3N 相比,复合材料的充电比容量都有明显的提高㊂当电流为0.1A /g 时,Ni 3N /g-C 3N 4-1㊁Ni 3N /g-C 3N 4-2㊁Ni 3N /g-C 3N 4-3和Ni 3N /g-C 3N 4-4复合材料的平均充电比容量分别对应为670mAh /g㊁640mAh /g㊁850mAh /g 和740mAh /g,高于纯Ni 3N 材料的405mAh /g㊂尤其是Ni 3N /g-C 3N 4-3,电流再次回到0.1A /g 时,比容量仍有850mAh /g,表现出理想的倍率性能㊂不同材料的循环性能见图7㊂图7㊀不同材料的循环性能Fig.7㊀Cycle performance of different materials从图7可知,g-C 3N 4材料的加入,使Ni 3N 材料的首次比容量和稳定性都得到改善㊂Ni 3N /g-C 3N 4-1㊁Ni 3N /g-C 3N 4-2㊁Ni 3N /g-C 3N 4-3和Ni 3N /g-C 3N 4-4复合材料的首次充电比容量分别为421mAh /g㊁451mAh /g㊁618mAh /g 和589mAh /g,均高于Ni 3N 的382mAh /g㊂第400次循环,Ni 3N /g-C 3N 4-3的比容量仍保持在608mAh /g,且Ni 3N /g-C 3N 4-2㊁Ni 3N /g-C 3N 4-3和Ni 3N /g-C 3N 4-4复合材料的比容量仍没有衰减的趋势,稳定性优于纯Ni 3N㊂Ni 3N /g-C 3N 4-3复合材料的CV 曲线见图8㊂图8㊀Ni 3N /g-C 3N 4-3复合材料的CV 曲线Fig.8㊀CV curves of Ni 3N /g-C 3N 4-3composite从图8可知,首次扫描时,在1.25V 附近有一个微小的还原峰,但在后续循环中消失,代表着稳定固体电解质相界面(SEI)膜的形成㊂在0.03V 附近有一个较大的还原峰,与0.95V 附近的氧化峰相对应,是锂的嵌脱造成的㊂从第2次循环开始,CV 曲线几乎重叠,说明材料具有良好的可逆性,即Ni 3N /g-C 3N 4-3在循环过程中可很好地保持稳定的结构㊂3㊀结论本文作者以石墨相氮化碳(g-C 3N 4)作为负载氮化镍(Ni 3N)的载体及体积膨胀保护层,制备Ni 3N /g-C 3N 4复合材料㊂电化学性能测试结果显示,Ni 3N /g-C 3N 4-3复合材料的性能最好,在0.1A /g 电流下的平均充电比容量为850mAh /g;在电流为1.0A /g 时,比容量达到618mAh /g,第400次循环时仍能保持608mAh /g 的比容量,且没有衰减的趋势㊂g-C 3N 4的片层结构为Ni 3N 提供了载体,避免纳米级Ni 3N 团聚;也缓解了Ni 3N 的体积膨胀,改善了材料的储锂性能㊂参考文献:[1]㊀YANG W T,YING H J,ZHANG S L,et al .Electrochemical per-formance enhancement of porous Si lithium-ion battery anode by in-tegrating with optimized carbonaceous materials [J].Electrochim Acta,2020,337:1-9.[2]㊀LIANG Q H,SHAO B B,TONG S H,et al .Recent advances ofmelamine self-assembled graphitic carbon nitride-based materials:design,synthesis and application in energy and environment[J].Chem Eng J,2021,405:1-22.[3]㊀ZHANG W J,WENG Y Q,SHEN W C,et al .Scalable synthesis oflotus-seed-pod-like Si /SiO x @CNF:applications in freestandingelectrode and flexible full lithium-ion batteries[J].Carbon,2020,158:163-171.[4]㊀张林森,朱闪闪,王欢,等.WO 3/RGO 纳米材料的制备及电化学性能[J].电池,2019,49(6):467-469.[5]㊀ZHOU H,LI Z Y,WANG K,et al .Phase boundary-enhanced Ni 3N-Co 3N@CNT composite materials for lithium-ion batteries [J].J Mater Chem A,2019,7(4):1779-1784.[6]㊀HAO Q,JIA G H,WEI W,et al .Graphitic carbon nitride with dif-ferent dimensionalities for energy and environmental applications [J].Nano Research,2019,13(1):18-37.[7]㊀ZHAO Y,ZHANG J,QU L T.Graphitic carbon nitride /graphenehybrids as new active materials for energy conversion and storage[J].Chem Nano Mat,2015,1(5):298-318.[8]㊀ZHAO L F,WANG W H,ZHAO X X,et al .Ni 3N nanocrystalsdecorated reduced graphene oxide with high ionic conductivity forstable lithium metal anode [J].ACS Appl Energy Mater,2019,2(4):2692-2698.[9]㊀YU Y,GAO W Y,SHEN Z X,et al .A novel Ni 3N /graphene nano-compositeas supercapacitor electrode material with high capacitance and energy density[J].J Mater Chem A,2015,3(32):16633-16641.收稿日期:2020-09-2661。

一种新型SnO2@BNNSs@C纳米复合结构及其电化学储能特性

一种新型SnO2@BNNSs@C纳米复合结构及其电化学储能特性艾青;杨灿星;黄仁忠;杨艳飞;邹文祥;袁颂东【摘要】采用简单,环境友好的均匀共沉淀法制备了纳米SnO2@BNNSs复合材料,二氧化锡纳米粒子粒径均匀,粒径大约4～5nm,均匀分布在氮化硼纳米片(BNNSs)上;然后以葡萄糖为碳源制备SnO2@BNNSs@C纳米复合结构,以提高导电性.对比SnO2,SnO2@C,SnO2@BNNSs@C三种纳米材料在电流密度100mA/g下的循环稳定性发现:SnO2@BNNSs@C纳米复合物经过50次循环后可逆比容量可达490mAh/g,库仑效率高达98.8％,揭示了SnO2,BNNSs,C三种组分之间存在的相互协同效应,利于复合材料电化学性能的提升.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2018(046)011【总页数】7页(P77-83)【关键词】纳米复合结构;锡基复合材料;BNNSs;可逆比容量【作者】艾青;杨灿星;黄仁忠;杨艳飞;邹文祥;袁颂东【作者单位】湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,武汉430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,武汉430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,武汉430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,武汉430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,武汉430068;湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心,武汉430068【正文语种】中文【中图分类】TM912石墨因为相对低廉的价格，资源丰富等优势成为目前广泛使用的商业化锂离子电池阳极材料，但其理论容量仅为372mAh/g，已无法满足高能量密度存储应用对电池的需求；二氧化锡因其优异的高能量密度以及安全的工作电势[1-5]，有效地避免大电流运行时所产生的安全问题而收获了广泛关注[6]，但二氧化锡也存在充放电过程中体积变化大(约300%)易团聚而造成循环寿命短[7] 的问题，Liu等[8] 还认为SnO2在初始放电中还原为Li2O和金属Sn的过程是不可逆转的，会产生巨大的不可逆容量和较低的库仑效率。

关于石墨烯的毕业论文

毕业论文题目：_________ 石墨烯复合材料的制备______及其性能研究讲展学院：化学化工学院____________________专业：___________ 化学工程与工艺__________________毕业年限：________ 2015年 ______________________学生姓名：_________________________学号：____________________________指导教师：__________________________石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展摘要：石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点。

本文综述了石墨烯的制备方法并分析比较了各种方法的优缺点，简单介绍了石墨烯的力学、光学、电学及热学性能。

基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向，本文详细介绍了石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料的制备及应用，以及石墨烯复合材料的展望。

关键词：石墨烯；制备；性能；复合材料Research Progress on Preparation and properties ofgraphene composite materialsAbstract: Graphene has become a hot researchfield of material for its excellent performanee and unique two-dimensional structure. This paper summarizes the method for preparing graphene and compared the advantagesand disadvantagesof various methods, in troduces the mecha ni cs, graphe ne optical, electrical and thermal properties. Composite materials based on graphe ne is an importa nt research direct ion in the field of application of graphene, this paper introduces the preparation and application of graphene polymer composites and graphene based inorganic nano composite material, and the prospect of graphe ne composite materials.Key words: graphe ne; preparati on; properties; composite materials1•刖言石墨烯自2004年被发现以来，就引起了材料科学家的广泛关注，在世界范围内掀起了石墨烯材料的制备和应用研究的热潮。

锂离子电池锡碳复合负极材料的研究进展

锂离子电池锡碳复合负极材料的研究进展锂离子电池锡碳复合负极材料的研究进展合金材料具有高容量高密度的优势，它在锂化过程中产生较大的体积膨胀，易开裂粉化，活性物质内部丧失电接触，电极容量衰减迅速。

纳米复合结构是提高合金负极材料循环稳定性的有效途径。

随着社会科技的发展，人们增加了对高比能量、高功率、长循环寿命锂离子电池的需求。

负极材料对于锂离子电池性能的提高具有重要作用。

目前石墨类负极材料的比容量约为330～350 mAh/g，无法满足人们对高容量电极的需求。

锡基合金材料以高比能量(994 mAh/g)、高倍率、高安全性等特点，引起了人们的广泛关注。

但合金材料在脱嵌锂反应时产生较大的体积膨胀收缩，电极材料易开裂粉化，活性物质内部丧失电接触，导致材料电化学性能恶化。

纳米复合结构是提高合金负极材料循环稳定性的有效途径。

本文综述了Sn 基合金/ 碳复合负极材料的研究进展，指出纳米合金/ 碳复合结构是提高Sn 基合金负极循环性能的有效手段。

1 锡基合金负极材料的研究方法为了提高合金负极材料的循环性能，目前主要采用以下方法：（1）纳米合金，利用纳米材料的超塑性释放锂化过程产生的应力，从而减少粉化，提高锂化反应可逆性；（2）金属间化合物，包括活性金属与活性或非活性金属复合，利用不同活性金属之间的锂化电位不同而互为基体，或非活性金属作为基体来缓冲体积膨胀；（3）合金- 碳复合材料，利用碳材料的高弹性缓冲合金锂化时的体积膨胀，提高合金颗粒的电接触，为锂离子和电子提供扩散通道。

由于纳米Sn 基合金- 碳复合材料同时具有金属Sn 的高容量和碳材料的稳定性，是较有发展前景的高容量负极材料。

2 锡基合金- 碳复合负极材料的研究2.1 Sn- C 复合材料采用高能球磨法可简单制备Sn-C 复合材料。

Wang G.采用高能球磨法制备了Sn-C 复合材料，球磨后的锡颗粒为15～20 nm，石墨球磨后结晶度降低甚至变为无定型，锡与石墨的基体紧密结合，有利于锂离子的扩散和缓解体积膨胀。

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关键词三维石墨烯二氧化锡溶剂热法锂离子电池文献标识码：Ａ中图分类号：Ｏ６１１．４
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＭａｃｒｏｐｏｒｏｕｓＮａｎｏ－ＳｎＯ２／
ｐｒｅｐａｒｅｄＳｎＯｅ／３ＤＧｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｅｘｈｉｂｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｙｃｌｉｇｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｎｄａｒａｔｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｒｅｔａｉｎｓａｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔｙｏｆ１６７８ｎ￣＿ｈ／ｇａｆｔｅｒ１００ｃｙｃｌｅｓａｔａｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｏｆ１００ｍＡ／ｇ，ｎｄａｅｖｅｎａｔａｖｅｒｙｈｉｇｈｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｏｆ５Ａ／ｇ，ｓｔｉｌｌｄｉｓｐｌａｙｓａｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆ４０５ｍＡｈ／ＴｈｅｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＳｎＯｅ／３ＤＧｒ
ＧｒａｐｈｅｎｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅｆｏｒＬｉｔｈｉｕｍＩｏｎＢａｔｔｅｒｉｅｓ
ＬＩＷｅｎｊｕａｎ，ＺＨＡＮＧＣｈｕｈｏｎｇ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｌｙｍｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＰｏｌｍｅｙｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５）
Ｃａｓｒｄｕｅｃｉｇｎａｇｅｎｔｖｉａａｆａｃｉｌｅｔｗｏ－ｓｔｅｐｓｏｌｖｏｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄ．ＳＥＭａｎｄＴＥＭｃｈｒａａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔＳｎＯｅｎａｎｏｃｒｙｓｔｌｓａ
摘要以维生素Ｃ（ＶＣ）为还原剂，通过溶剂热还原法制备了纳米二氧化锡／三维大孔石墨烯复合负极材料
（Ｓｎ（）２／３ＤＧｒ）。ＳＥＭ和ＴＥＭ测试表明，ｓｒ１（）２／３ＤＧｒ具有均匀分布的微米级孔隙，其中Ｓｎ０２晶粒尺寸为６～８ｎｌＴｌ，且均匀分布在石墨烯片层表面。电化学测试表明所制备的ｓｎ（］２／３ＤＧｒ复合电极材料具有优异的电化学性能，该材料在
ｗｉｔｈｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆ６ —８ｎｌＴｌａｒｅｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓｌｙｄｉｓｐｅｒｓｅｄｏｎｔｈｅｇｒａｐｈｅｎｅｎａｎｏｓｈｅｅｔｓｏｆｔｈｅＳｎＯｅ／３ＤＧｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅＴｈｅａＳ＿
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍａｃｒｏｏｒｐｏｕｓｎａｎｏ－ＳｎＯｅ／ｇｒａｐｈｅｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（ＳｎＯ２／３ＤＧｒ）ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｖｉｔａｍｉｎ
纳二氧／李文娟等
・１・
纳米二氧化锡／三维大孔石墨烯复合电极的制备及其储锂性能的研究
李文娟，张楚虹
（四川大学高分子研究所，高分子材料工程国家重点实验室，成都６１００６５）
电流密度为１００ｍＡ／ｇ时，循环１００周之后仍然具有１６７８ｍＡｈ／ｇ的可逆比容量，在极高电流密度５Ａ／ｇ下，仍然保持４０５ｍＡｈ／ｇ的可逆比容量，表现出非常优异的循环稳定性和倍率性能。该材料独特的三维大孔结构以及Ｓｎ与石墨烯的协同作用，很好地抑制了ＳｎＯｅ在循环过程中的体积效应，大大改善了ｓｒｌ（）２负极材料的电化学性能。