MoS2纳米材料制备及其电化学性能研究

《MoS2纳米材料制备及其电化学性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文MoS2纳米材料制备及其电化学性能研究PREPARATIONOFMoS2NANOMATERIALSANDSTUDYONTHEIRELECTROCHEMICALPROPERTIES刘瑜琳哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG454学校代码：10213国际图书分类号：621.791.1密级：公开工学硕士学位论文MoS2纳米材料制备及其电化学性能研究硕士研究生：刘瑜琳导师：亓钧雷教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG454U

2、.D.C:621.791.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONOFMoS2NANOMATERIALSANDSTUDYONTHEIRELECTROCHEMICALPROPERTIESCandidate：LiuYulinSupervisor：Prof.QiJunleiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMateria

3、lsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要锂离子电池(LIBs)由于容量大，体积小，安全便携以及清洁无污染等特点已在许多方面被开发成为重要的能源存储设备，比如电子产品，人造卫星，军事工业以及智能电网等。但是，目前已经商业化的锂离子电池负极材料—石墨，其理论比容量值仅为372mAh/g，无法满足当今社会对锂离子电池日益增长的需求。因此，探索开发高容量值，长循环稳定

4、性的新型负极材料是锂电池发展中的一个重要环节。近年来，二硫化钼由于其类似石墨烯材料的层状结构，高的储锂容量值(670mAh/g)以及较低的原料成本，有望成为新一代性能更优的锂离子电池负极材料。但是，二硫化钼材料本身表面能较大，易堆叠不稳定；充放电时锂离子的嵌入脱出会导致较大的形变，结构易破裂；另外，二硫化钼是一种典型的半导体材料，其导电性差，导致整个体系内阻较高。因此，二硫化钼材料作为锂电池负极材料在实际应用中还具有很大的限制。本文针对以上问题，通过制备纳米化二硫化钼复合电极，钴掺杂二硫化钼材料以及推广到其他过渡族金属硫系化合物—二硒化钼的研究，制备了具有

5、高比容值，大离子迁移率以及长循环寿命的锂离子电池负极材料。为了提高二硫化钼电极材料整体的导电性和稳定性，将二硫化钼材料与其他导电性更好的硫化物进行复合，通过水热法在石墨纸上原位制备MoS2/Co9S8复合电极材料，从而提高材料整体的比电容值和导电性。在导电基底上原位制备复合结构，能够避免二硫化钼纳米片的团聚与堆叠，材料结合之间的协同效应，能够提高整体结构的稳定性，因此获得高性能的二硫化钼复合电极材料。研究表明，最优结构的MoS2/Co9S8复合电极相比于单独的MoS2电极材料具有更好的比电容值和导电性，100周充放电循环后其比容量依然保持在677mAh/g

6、，是单独二硫化钼电极材料比电容值的四倍。为了改善二硫化钼材料本身的锂电性能，采用不同含量的硝酸钴，通过水热法一步制备钴掺杂二硫化钼电极材料，并研究掺杂钴对二硫化钼电极材料比电容值，导电性，循环稳定性等电化学性能的影响。研究结果表明，适量的钴掺杂不会明显改变二硫化钼纳米材料的形貌结构，但钴原子掺入二硫化钼晶格的同时会在其(100)晶面引入空位缺陷，促使电解液中的锂离子通过这些缺陷位置进入电极材料内部。另外，钴掺杂还可提高了二硫化钼本体的导电性，所以钴掺杂二硫化钼电极材料具有更好的循环稳定性，100周充放电循环之后的比容量为426mAh/g，容量保持率是原来的

7、65%，远高于未掺杂的二硫化钼电极材料。-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文最后，将研究思路延伸到与二硫化钼材料结构性能类似的二硒化钼上，采用水热法将前驱体制备在二维石墨烯纳米片上，然后通过管式炉硒化前驱体，使二硒化钼纳米片均匀地分散在二维石墨烯纳米片。前驱体水热的同时采用硝酸钴进行钴掺杂，得到钴掺杂的MoSe2/石墨烯复合材料，石墨烯可使二硒化钼纳米片在其上均匀地生长，避免团聚，增加材料时与电解液的接触面积，同时提高结构的导电性。钴原子也会在二硒化钼晶格中引入缺陷，增加材料反应活性位点，提高了电极材料的离子扩散速率。对其进行锂电性能测试，Co-MoSe2

8、/G电极材料在恒流充放电循环过程中会有一个容量上升激活的过程，10