| 题名 | 共轭微孔聚合物基硬炭纳米管氮原子掺杂、比表面积调控与电化学性能研究 |
| 作者 | 李萌 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 张庆堂 |
| 关键词 | 含氮共轭微孔聚合物 锂离子电池 化学活化 炭化物 Ni-MnO |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 共轭微孔聚合物（CMP）是一种具有共轭结构的三维骨架聚合物,具有化学性质稳定,比表面积高等优点,是一类具有良好应用前景的多孔材料。CMP经高温炭化后形成的多孔硬炭材料结晶程度较低,比表面积可调控,有助于锂离子的扩散,是一种具有潜在应用价值的负极材料。本文研究内容如下:（1）在Pd（0）/Cu（I）的催化条件下经由Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应合成共轭微孔聚合物。利用两种不同单体（1,5-二溴萘和2-氨基-3,5-二溴吡啶）分别与1,3,5-三乙炔基苯聚合,合成两种形貌类似的CMP纳米管和含氮CMP纳米管。然后分别将两种CMP炭化制备硬炭纳米管（HCNT）和氮掺杂硬炭纳米管（NHCNT）,研究了两种不同的管状材料的结构以及电化学性能的差异。通过SEM和BET表征,HCNT和NHCNT表现出相似的形貌、比表面积以及孔径分布情况。进一步通过电化学性能测试分析,NHCNT样品表现出较小的电荷转移电阻,相对较高的容量以及较稳定的循环性能,表明了NHCNT材料良好的电化学性能。（2）分别采用ZnCl2以及KOH活化剂对NCMP材料进行高温活化改性制备活化硬炭纳米管材料。将活化剂与NCMP材料按照3:1的质量比混合并在高温下进行炭化,中间产物经HNO3溶液清洗制备得Zn-NHCNT和K-NHCNT两种最终产物。通过电化学测试表明,K-NHCNT具有较高的可逆容量、循环性能稳定,表现出了更优异的电化学性能,确定了KOH为较优活化剂材料。TEM测试结果,表明了NHCNT材料在KOH高温活化过程中保持了其形貌与结构,体现了NHCNT的结构稳定性。BET结果表明K-NHCNT的比表面积远远大于NHCNT的比表面积。由此可见,K-NHCNT材料具有了更加良好的形貌结构,从而保证了优异的电化学性能。（3）通过控制材料中Ni/Mn比例,采用高温热解法分别制备3%Ni-MnO,5%Ni-MnO和10%Ni-MnO复合材料。通过XRD和SEM结果表征,5%Ni-MnO材料表现出更高的结晶度,Ni的加入减小了MnO样品的颗粒尺寸,缩短Li+和电子的扩散路径。进一步通过电化学测试,确定了5%为最佳复合量。接下来在NHCNT材料中混合5%Ni-MnO制备了Ni-MnO/NHCNT复合材料,通过电化学测试对材料的电化学性能进行分析,结果证明金属氧化物的加入提高了NHCNT的电化学性能。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 60 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93987]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李萌. 共轭微孔聚合物基硬炭纳米管氮原子掺杂、比表面积调控与电化学性能研究[D]. 2018. |
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