类石墨烯mos2%2f石墨烯复合纳米材料的合成及其电化学储锂性能的研究

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1、．theirelectrochemicalperformancesasanodesinrechargeable．．1ithiumionbatteries⑧Author’Ssignature：Supervisor’Ssignature：ExternalReviewers：ExaminingCommitteeChairperson：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefenee：浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外

2、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得进婆太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：王砩签字日期：≯J；年弓月如日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解泣婆太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙选太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：Z璩

3、导师签名：学位论文作者签名：t铱导师签名：签字日期：≯谚年Z月Ⅺ日签字日期：力；年三月W日摘要摘要类石墨烯过渡金属二硫化物MoS2和石墨烯因其独特的结构具有众多优异的物理化学特性。基于两者在晶体结构和微观形貌上的匹配性和电学性能上的互补性，这两种材料所制备的复合材料能够最大程度地显示二者之间的协同效应。这种新型复合纳米材料作为锂离子动力电池负极材料不仅具有高的电化学贮锂可逆容量，而且具有优异的循环性能和好的高倍率充放电特性。本论文提出了采用阳离子表面活性剂协助的方法，制备类石墨烯(Graphene-Like，GL)过渡金属二硫化物MoS2／石墨烯复合纳

4、米材料，探讨其生长机理并研究其作为锂离子动力电池负极材料的电化学贮锂性能。通过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的协助，利用简单液相合成法制备出单层MoS2与石墨烯的复合材料。首先将少量的阳离子表面活性剂CTAB与氧化石墨烯分散体系充分混合，使得阳离子表面活性剂吸附在氧化石墨烯纳米片的表面，然后加入硫代钼酸铵(ATTM)，再用还原剂水合肼在～95"(2下使氧化石墨烯和MoS42‘共同还原，得到复合纳米材料的前驱体，再经过氮气保护800"C热处理2小时后，制备得到单层MoSy石墨烯的复合材料。XRD、SEM、EDX和HRTEM验证了产物的形貌和微观结构；初

5、步探讨了单层MoSy石墨烯复合材料的形成机理。电化学测试表明SL．MoS2／GNS复合材料比纯相MoS2有更高的可逆容量和更优异的循环稳定性。电化学阻抗谱显示，在复合材料中，GNS不仅降低了电极的接触电阻，也极大地促进了脱嵌锂反应中的电子转移。SL-MoS2／GNS复合材料出色的电化学储锂可逆性能归因于该材料本身特有的稳定结构和单层MoS2纳米片与石墨烯之间增强的协同效应。采用不同的阳离子表面活性剂协助合成MoS2／GNS复合材料，如十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和辛基三甲基溴化铵(OTAB)。上述这些阳离子表面活性剂含有不同长度的碳链，研究了这些不

6、同的阳离子表面活性剂对所制备的复合材料的微观结构和电化学贮锂性能的影响。另外，我们通过采用四丁基溴化铵(TBAB)，研究几何立体结构对复合纳米材料制备的影响，初步实验发现四丁基溴化铵对复合材料中MoS2形成类石墨烯结构的效果较差，原因是四个正丁基的立体结构阻碍了带正电荷的季铵盐与氧化石墨烯之间的静电作用。同时研究还发现不同的阳离子表面活性剂可以控制MoS2的层数。如MoSYGNS．D复合材料中的MoS2片是以单分子层存在的，而MoS2／GNS-O复合材料中的MoS2有4-6层的。对于MoS2／GNS-T复合材料，MoS2有8．12层的。在这三种MoS2

7、／GNS样品中，浙江大学硕士学位论文MoS2／GNS-D和MoS2／GNS—O复合材料提供较高的可逆容量900．1100mAg-1，而且在110次循环后容量几乎没有衰减。即使在大电流密度1000mAg。下，其可逆容量仍高达670mAhg-1，并且也没有衰减。通过液相合成的方法，以硫代钼酸铵(ATTM)和经改良Hummers法制备的氧化石墨烯为原料，采用水合肼为还原剂一步直接制备了MoS2／石墨烯的复合材料。通过XRD、SEM、TEM和EDX对不同比例的样品进行了测试和表征，发现这种方法可以使MoS2层在石墨烯表面生长，从而形成MoS2／石墨烯纳米片复合

8、材料。经电化学性能测试发现，此复合材料具有高的可逆容量和良好的循环稳定性。其中，样品MoS∥G