以mofs为模板制备磷酸钛钠钠离子电池负极材料及其改性研究

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1、分类号:TB310710-2015131002硕士学位论文以MOFs为模板制备磷酸钛钠钠离子电池负极材料及其改性研究夏霁雯导师姓名职称苟蕾教授申请学位类别硕士学科专业名称材料物理与化学论文提交日期2018年5月2日论文答辩日期2018年6月6日学位授予单位长安大学SynthesisandModificationofNaTi2(PO4)3AnodeMaterialsforSodiumIonBatteriesPreparedByUsingMOFasTemplateADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiaJiwenSup

2、ervisor：Prof.GouLeiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要MOFs材料在储能领域受到了越来越多的的关注。我们首次以MIL-125为模板，成功制备了磷酸钛钠/碳复合材料，并通过聚多巴胺包覆煅烧改性，合成了磷酸钛钠碳包覆（NTP/C)材料用于钠离子电池负极。从材料的制备方法、晶体生成、形貌结构以及电化学性能方面进行了研究，具体工作如下：（1）采用溶剂热法制备了MIL-125材料以及NH2-MIL-125材料，并以CTAB对MIL-125的形貌进行了初步调控。（2）以MIL-125以及NH2-MIL-125为钛源以及碳源，一步合成磷酸钛钠碳掺杂材

3、料，对材料进行XRD、SEM以及电化学性测试分析，讨论了不同煅烧时间、温度对其材料结晶性能及电化学性能的影响。实验结果显示：在合适的温度及时间下（900℃1h），从MIL-125及NH2-MIL-125出发均能够成功制备出结晶性能良好并且电化学性能优异的电极材料。其中以MIL-125为前驱体，在900℃煅烧1h的条件下，制备的NTP/C材料在100mA/g电流密度下循环200圈后容量保持率为86%，4000mA/g大电流密度下材料的容量依然能够保持90mAh/g。以NH2-MIL-125为前驱体制备的材料的循环性能和倍率性能比以MIL-125前驱体获得的材料性能优异，200圈循环后容

4、量保持率为91%，且其在4000mA/g大电流密度下可以保持约127mAh/g的容量。本研究通过调节有机配体调控NTP材料的形貌以及电化学性为材料的改性研究提供了新的思路。（3）对以MOFs合成的NTP/C材料进行聚多巴胺包覆煅烧改性研究，探究了多巴胺加入量对材料性能的影响，结果表明，包覆后材料的循环及倍率性能均得到了明显的提升。当多巴胺加入量为0.04g时，改性后的NTP材料显示出良好的电化学性能，在100mA/g电流密度下循环200圈，容量可达330mAh/g且循环稳定性良好，200圈后未见衰减现象，其在4000mA/g电流密度下容量可以保持约180mAh/g，远高于原材料的比容

5、量90mA/g。关键词：金属有机骨架，磷酸钛钠，碳包覆，钠离子电池IIIAbstractMetal-Organicframeworks(MOFs)haveattractedconsiderableattentionintheenergystoragefield.WepreparationofNTP/Ccompositesasanodematerialsforsodium-ionbatteriesbyusingMIL-125astemplateforthefirsttime.NTP/Ccompositeswerefurthercoatedwithpoly-dopaminetoobtai

6、nedmodifiedNTP/CmaterialwhichshowbetterperformancethantheunmodifiedNTP/Cmaterial.Weinvestigatedthepreparationmethod,crystalstructureandmorphology,andtheelectrochemicalperformanceofthesematerials.Thedetailedworkswereasfollows:(1)MIL-125andNH2-MIL-125werepreparedbythesolvothermalmethod.Theparticl

7、esizeofMIL-125wastunedbyaddingCTABinthesynthesisstageofMIL-125.(2)MIL-125andNH2-MIL-125wereusedasbothtitaniumsourcesandcarbonsourcestosynthesizeNTP/Ccompositesmaterials.Respectively,theinfluenceofdifferentcalcinationconditionsonma