多壁碳纳米管改性及其电池性能研究

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碳纳米管因其独特的管式微观纳米结构而具备优异的力学、电学、光学、热学等性能。碳纳米管已经成为当今最受关注的纳米材料之一,并广泛应用于电子器件、复合材料、生物化学传感器等领域。有机相相容性较差,以及作为电池负极材料时充放电性能不稳定仍是制约碳纳米管应用重要因素。本课题主要从以下两方面对多壁碳纳米管(MWCNTs)改性研究及应用探索:(1)高分子链改性MWCNTs,改进其在有机溶剂中分散性。本研究通从不同途径出发尝试合成出MWCNTs/聚苯乙烯复合物,并探讨它们的可行性。思路1:MWCNTs与双茂环上都带有乙烯基团的二茂铁衍生物进行配体交换反应生成MWCNTs-g-C=C,然后与苯乙烯单体原位共聚得到MWCNTs/PS复合物;思路2:单一茂环上带有乙烯基团二茂铁衍生物单体与苯乙烯共聚得到带有二茂铁成分共聚物,再通过配体交换反应与MWCNTs复合制备成MWCNTs/PS复合物。(2) MWCNTs通过改性并制备成电池负极,研究其电池充放电性能。本课题采用混酸体系对MWCNTs进行不同工艺处理,所得到MWCNTs通过电极制备装成扣式电池,研究其电池循环容量的表现。本课题采用IR、MS、1H NMR、EDS、SEM等测试手段对二茂铁衍生物与改性MWCNTs进行表征及证实;采用TGA碳纳米管表面高分子链接枝率进行了定量分析;采用了LAND电池循环充放电系统对MWCNTs电极进行充放电测试。实验结果表明:单茂环取代乙烯基二茂铁路径对MWCNTs改性具有可行性,MWCNTs/聚苯乙烯复合物在有机溶剂中的分散性明显优于未改性MWCNTs;通过混酸处理过的MWCNTs负极可逆容量显著增加,充放电比容量随酸的处理深度加大而呈递增趋势。
摘要第1-5页
Abstract第5-8页
第一章 绪论第8-30页
   ·引言第8页
   ·CNTs简介第8-13页
     ·CNTs发展史第8-9页
     ·CNTs的结构第9-11页
     ·MCNTs制备概述第11-13页
   ·CNTs的性能及其应用第13-21页
     ·CNTs力学性能及应用第14-18页
     ·CNTs导电性能及应用第18页
     ·CNTs场发射及其应用第18-21页
     ·CNTs其它性能及应用第21页
   ·CNTs的改性概述第21-24页
   ·锂离子电池概述第24-29页
     ·锂离子电池构造、原理第24-26页
     ·锂离子电池负极材料进展第26-28页
     ·锂离子电池负极材料现状及展望第28-29页
   ·本课题研究内容第29-30页
第二章 MWCNTs改性及其复合材料制备第30-51页
   ·引言第30页
   ·实验部分第30-31页
     ·实验试剂第30-31页
     ·实验仪器第31页
   ·MWCNTs-L-二茂铁二甲酸二丙烯醇酯制备第31-39页
     ·1,1’-二茂铁二甲酸丙烯醇酯制备第32-37页
     ·MWCNTs-L-二茂铁甲酸丙烯醇酯制备第37-39页
   ·MWCNTs-L-乙烯基二茂铁制备第39-43页
     ·1,1’-二乙烯基二茂铁制备第39-42页
     ·MWCNTs-L-乙烯基二茂铁制备第42-43页
   ·Poly(Vf-co-St)/MWCNTs制备第43-49页
     ·乙烯基二茂铁制备第43-46页
     ·Poly(V-co-St)/MWCNTs制备第46-49页
   ·本章小结第49-51页
第三章 MWCNTs负极材料制备及电池容量测试第51-63页
   ·引言第51页
   ·实验部分第51-54页
     ·实验试剂第51-52页
     ·实验仪器第52页
     ·实验方法第52-54页
   ·结果与讨论第54-61页
     ·MWCNTs(2h/75℃)作为电池负极充放电循环第54-55页
     ·MWCNTs(4h/75℃)作为电池负极充放电循环第55-56页
     ·MWCNTs(33h/60℃)作为电池负极充放电循环第56-59页
     ·MWCNTs红外及Raman测试第59-60页
     ·MWCNTs SEM及EDS测试第60-61页
   ·本章小结第61-63页
结论第63-64页
参考文献第64-71页
攻读硕士学位期间发表学术论文情况第71-72页
致谢第72-73页
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