雙金屬M(fèi)OF材料HKUST-2 

雙金屬M(fèi)OF材料HKUST-2 

,儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池領(lǐng)域成為能源方向的研究,鋰硫電池以的理論比容量(1675 mAh/g)和的能量密度(2600 Wh/kg),成為電池領(lǐng)域具有應(yīng)用的代表之一。以金屬有機(jī)框架(MOF)材料在鋰硫電池中的應(yīng)用為基礎(chǔ),一方面選用雙金屬M(fèi)OF材料HKUST-2作為載硫體,制備出HKUST-2/S復(fù)合材料,并進(jìn)一步將其和碳納米管(CNT)復(fù)合來(lái)提材料的導(dǎo)電性,制備出HKUST-2@CNT/S復(fù)合材料;另一方面,我們還以MOF-5材料為衍生多孔碳材料的造孔劑,以葡萄糖為碳源,制備出了多孔碳/硫(MPC/S)復(fù)合材料。對(duì)上述三種復(fù)合材料進(jìn)行了較為的結(jié)構(gòu)和形貌分析,測(cè)試了其電化學(xué)性能,獲得的主要結(jié)果如下:1.采用溶劑熱法,制備出比表面積大、微孔結(jié)構(gòu)的雙金屬M(fèi)OF材料HKUST-2,之后通過(guò)熔融法將其與硫復(fù)合制備出了 HKUST-2/S復(fù)合正材料。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,材料在0.5 C的放電倍率下,放電比容量約為900 mAh/g,150次后的放電比容量為300 mAh/g左右,庫(kù)倫效率為88%左右,電池的容量衰減比較快。2.針對(duì)HKUST-2材料存在導(dǎo)電性較差的問(wèn)題,將其與導(dǎo)電性能的適量碳納米管(CNT)復(fù)合,得到HKUST-2@CNT/S復(fù)合材料。電池電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,HKUST-2@CNT/S復(fù)合材料在0.5C倍率下充放電,其放電比容量約為1200 mAh/g,經(jīng)200次后,其放電比容量仍保持在600 mAh/g左右,庫(kù)倫效率保持在93%96%,適量的碳納米管地提了 HKUST-2/S材料的導(dǎo)電性,增了電池的穩(wěn)定性。3.由于MOF材料衍生的多孔碳材料能鋰硫電池性能,因此選用金屬有機(jī)框架材料MOF-5為造孔劑,以葡萄糖(C6H1206)為碳源,采用溶劑熱法和溫炭化相結(jié)合的方法,制備出導(dǎo)電性能佳、比表面積大、以微孔結(jié)構(gòu)為主的多孔碳材料(MPC)。通過(guò)熔融載硫的方法,將硫和多孔碳材料復(fù)合制備出多孔碳/硫復(fù)合正材料(MPC/S)。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,MPC/S復(fù)合材料在0.5C倍率下充放電,放電比容量為1200 mAh/g,600次后放電比容量仍保持在500 mAh/g,庫(kù)倫效率保持在98%左右;在2 C大倍率下充放電,100次后,放電比容量仍保持在500 mAh/g以上,容量保持率達(dá)80%,庫(kù)倫效率保持在99%左右,表明MPC/S材料具有的大倍率充放電性能。MPC材料對(duì)多硫化物的吸附能力的初步實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,該材料對(duì)多硫化物有相對(duì)的吸附能力。

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