層狀硫化鉍復(fù)合材料的制備及電化學(xué)儲鈉性能研究.pdf

1、目前，鈉離子電池日益受到廣泛關(guān)注。過渡金屬氧化物及硫化物由于其優(yōu)越的電化學(xué)性能已經(jīng)在鋰離子電池和超級電容器方面有了深入的研究，但是作為鈉離子電池的電極材料尤其是負(fù)極材料的研究尚不多。硫化鉍（Bi2S3）是一種重要的半導(dǎo)體材料，由于其特殊的層狀結(jié)構(gòu)，Bi2S3作為鋰離子嵌入材料已有了相關(guān)的研究與應(yīng)用，但是在鈉離子電池領(lǐng)域中尚未有專門的研究報道。本文工作主要集中于不同形貌的 Bi2S3以及Bi2S3的碳復(fù)合材料Bi2S3/C和Bi2S3@C

2、NT的合成，表征其物理特性并探究電化學(xué)儲鈉性能，具體內(nèi)容如下：
　　1.以BiCl3為鉍源，硫代乙酰胺（TAA）為硫源，通過水熱法合成Bi2S3盤狀納米片。出于提高材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和材料導(dǎo)電性的考慮，本文探究了碳包覆的盤狀Bi2S3的合成以及其電化學(xué)儲鈉的性能。碳包覆的盤狀 Bi2S3相較于單純的 Bi2S3而言，其性能略有提升，Bi2S3/C首次放電容量達(dá)到1015 mAh g-1，第二次和第三次放電容量依次為845和610 mA

3、h g-1。此外，Bi2S3/C相較于Bi2S3而言具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性，例如在0.1C下，經(jīng)過50次循環(huán)后，Bi2S3/C仍然具有大約100 mAh g-1，而Bi2S3只有不到50 mAh g-1；在較高的倍率例如1C時，Bi2S3/C經(jīng)過100次充放電循環(huán)后放電容量為35 mAh g-1。
　　2.我們通過超聲水解法合成了納米顆粒狀Bi2S3，為了進(jìn)一步提高其電化學(xué)性能，本文設(shè)計了Bi2S3@CNT納米復(fù)合物作為鈉離子電池的

4、負(fù)極材料，并且研究了其電化學(xué)性能。層狀結(jié)構(gòu)的 Bi2S3為鈉離子的嵌入提供了位點，而 Bi2S3@CNT復(fù)合物中的碳納米管提供了高導(dǎo)電的網(wǎng)絡(luò)，提高了電荷遷移速率。結(jié)果顯示，Bi2S3@CNT納米復(fù)合物相較于Bi2S3納米顆粒在0.01-3 V的電壓窗口下，表現(xiàn)出更高更穩(wěn)定的容量。Bi2S3@CNT作為鈉離子電池負(fù)極材料放電容量在60mA g-1電流密度下，經(jīng)過60次充放電循環(huán)后，依然能夠達(dá)到84.4mAh g-1。
　　3.作為對

5、比參照體系，過渡金屬鉬的化合物也具有很好的儲鈉性能，本文后一部分主要是探究MoO2/C復(fù)合物的合成。無定型碳包覆的MoO2納米片利用葡萄糖的還原性，通過兩步法水熱合成。獲得的產(chǎn)物MoO2/C復(fù)合物表現(xiàn)出了優(yōu)越的電化學(xué)儲鈉性能，在0.05C的倍率下經(jīng)過25次充放電循環(huán)后仍保持341.1mAh g-1的比容量。在更高的倍率如1C、2C和5C下，材料經(jīng)過115次充放電循環(huán)后仍然表現(xiàn)出高容量和長循環(huán)穩(wěn)定性。在掃速為5mV s-1下，CV曲線表現(xiàn)