碳纳米管复合材料及其储锂性能.pdf

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1、第30卷第2期无机化学学报Vo1．3ONo．22014年2月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY242—2503D．FezO3／掺氮石墨烯／碳纳米管复合材料及其储锂性能刘晓峰米常焕张文庆(南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京210016)摘要：针对d—Fe。O，负极在充放电过程中存在的体积膨胀及首次库伦效率低等主要问题，本文采用简单的水热法制备出具有三维多孔结构的—Fe20／掺氮石墨烯(N—GNs)／碳纳米管(CNTs)复合材料。XRD，SEM，TEM及XPS等测试结果表明碳纳米管成功插入到掺氮石墨

2、烯片层间，暴露N—GNS表面的晶格缺陷，为—Fe：O。晶体生长提供了大量成核位点。粒径大小为30～70nm的—Fe。O3颗粒均匀锚定于N—GNS／CNTs维复合碳载体内进行高效储锂反应。电化学测试结果显示，这种维复合结构有效改善了FeO／GNS负极的电化学性能。关键词：掺氮石墨烯；锂离子电池；碳纳米管；—FeO，中图分类号：TM912．9；TQ152文献标识码：A文章编号：1001—4861(2014)02—0242—09DOI：10．1l862／CJIC．2014．048PreparationandElectrochemicalLi

3、thiumStorageof3D-FezO3／Nitrogen-DopedGraphene／CarbonNanotubesNanocompositesLIUXiao-FengMIChang—HuanZHANGWen—Qing(CollegeofMaterialsScienceandTechnology,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Tosolvethemainobstaclesassociatedwiththecha

4、rge—dischargeprocessof一Fe203anode，suchasseriousvolumeexpansionandlowinitialcoulombiceficiency，3DporousO／一Fe203／nitrogen—dopedgraphene(N—GNS)／carbonnanotubesfCNTs1nanoeompositesweresynthesizedviaafacilehydrothermalmethod．ThenanocompositeswerecharacterizedbyXRD．SEM．TEMand

5、XPSmeasurementsandtheresultsindicatedthatCNTsweresuccessfullyinsertedintotheinterlaminationbetweenN．GNS．providingmoredefectsthanpristineGNSfor一Fe2O3nucleatingandthelithiumionstorage．—Fe2O3nanoparticleswithanaveragesizeof30~70nmwereuniformlyanchoredin3DN．GNS／CNTscarbonma

6、trixandreactedwithlithiumioneficiently．Theelectrochemicaltestresultsshowedthatthis3Dcompositestructurecansignificantlyimprovetheelectrochemicalperformanceof13l—Fe，O／GNSanode．Keywords：nitrogen—dopedgraphene；lithiumionbattery；carbonnanotubes；O／一Fe2O30引言域的快速发展．开发高比能负极材料逐渐成

7、为锂离子电池电极材料的研究热点lI_3I过渡金属氧化物因目前商品化的锂离子电池主要采用传统的石大多能提供700mAh·g以上的可逆比容量．一经墨类碳材料作为负极．然而其较低的理论比容量却报道便受到了极大的关注其中。．Fe，O以高达严重限制了锂离子电池作为未来动力电池的应用1007mAh．g的理论比容量，廉价易得，环境友好前景．随着电动汽车，电网储能以及国防工业等领等特点而备受青睐[6-71．然而．其在循环过程中严重收稿日期：2013．08．05。收修改稿日期：2013-09—26。国家自然科学基金(No．21103090)，中央高校基

8、本科研业务费专项资金(No．NS2012109)资助项目。通讯联系人E．mail：inehmse@nuaa．edu．cn无机化学学报第30卷表1．Fe2OJGNS，．Fe2OJN．GNS和．Fe2OCN．GNS／CNTs