过渡金属氧化物炭纳米复合材料的制备及其储锂性能的研究

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1、北京化工大学博士研究生学位论文日期：二0一四年五月三十日IIlllIlllIlllUllIIIIlY2628650SYNTHESISANDLITHIUM．STORAGEPROPERTIESOFTRANSITIoNMETALOXIDESANDCARBoNNANoCoMPOSITEASANoDEADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorbyMeiZhangUnderthedirectionofProf．JiaMengqiuCollegeofMaterialsSicence&EngineeringBeiji

2、ngUniversityofChemicalTechnologyBeijing，ChinaMay2014北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：蕴塑日期：关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的

3、知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在』L年解密后适用本授权书。囵非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。日期：塑』生堡皇目些旦日期：．2里l垒垒皇自2壶旦学位论文数据集中图分类号TQl52学科分类号l50．3050论文编号1001020140089密级无学位授予单

4、位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名张梅学号2011400089获学位专业名称材料科学与工程获学位专业代码080500课题来源自选项目研究方向电化学论文题目过渡金属氧化物／炭纳米复合材料的制备及其储锂性能的研究关键词过渡金属氧化物，氧化石墨烯，储锂性能，一步原位法，三维结构论文答辩日期2014—5—16+论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师贾梦秋教授北京化工大学电化学评阅人1盲审a评阅人2盲审b评阅人3盲审C评阅人4盲审d评阅人5盲审e徽员蝴王兆翔研究员中科院物理所能源材料答辩委员1陈实

5、教授北京理工大学电化学答辩委员2宋怀河教授北京化工大学碳材料答辩委员3李志林教授北京化工大学材料物理答辩委员4周亨近教授北京化工大学高分子材料答辩委员5征：一．四．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它中图分类号在((中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《c学科分类与代码》中查询。论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要过渡金属氧化物／炭纳米复合材料的制备及其储锂性能的研究锂离子电池作为绿色二次电池在新能源领域中倍受关注，逐渐成为电动汽车等大型动力设备的潜在动力源。但是

6、，商业化石墨负极的理论比容量相对较低，使其在储能领域的应用受到诸多限制。因此，研发能替代石墨负极并具有优异电化学性能、低成本、长循环寿命和高安全性的新型负极材料成为当前的重要任务。过渡金属氧化物和混合过渡金属氧化物均具有来源丰富、成本低、环境友好和理论比容量高(500—1000mAhg’1)的优点，逐渐成为锂离子电池负极材料的优选。但是其导电性差、而且充放电循环过程中容易发生大的体积改变，导致储锂性能大幅度降低。研究者们采用纳米化、结构设计、与碳质材料复合等多种方式来改善氧化物粒子的电化学性能。众多碳材料中，石墨烯拥有良好的化学稳定性、优异的

7、电子传导性、大的理论比表面积和优异的机械性能，成为氧化物粒子的理想分散基体，更能有效提高其储锂性能。本论文基于氧化物与石墨烯之间的交互作用原理，探索简单的合成方法及构筑材料的多维结构以制备系列Fe304／石墨烯、CoO／石墨烯、CoFe204一Co／石墨烯、碳包覆CoFe204／石墨烯和三维CoO／石墨烯等具有高比容量、高倍率性能和长循环寿命的负极材料。文中对己合成电极材料的制备方法、结构与形貌进行了详细的研究和优化，并探讨金属氧化物基复1北京化工大学博士学位论文合材料作为负极的储锂性能，进一步理解特殊结构、交互作用和石墨烯等对储锂性能的影响

8、。采用改进的Hummers法制备氧化石墨水溶液、备用。通过气一液界面法和随后的热处理过程制备Fe304／石墨烯纳米复合材料。Fe304纳米粒子的平均粒径为50rll