【摘 要】
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本论文主要针对金属化合物在储锂/钠/钾领域存在的循环稳定性差和倍率性能有限等问题,选择Sn O2、Zn Se和Mo Se2作为研究对象,通过对其组成和微观结构进行可控设计,并引入石墨烯（GN）或多孔碳等碳类材料,改善其电化学性能。同时,结合GITT技术以及一系列非原位（ex-situ）测试手段对电极材料的储能特性和机理进行了深入研究。具体研究内容如下:1.采用共沉淀、水热和煅烧法合成了无定形碳包覆
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本论文主要针对金属化合物在储锂/钠/钾领域存在的循环稳定性差和倍率性能有限等问题,选择Sn O2、Zn Se和Mo Se2作为研究对象,通过对其组成和微观结构进行可控设计,并引入石墨烯（GN）或多孔碳等碳类材料,改善其电化学性能。同时,结合GITT技术以及一系列非原位（ex-situ）测试手段对电极材料的储能特性和机理进行了深入研究。具体研究内容如下:1.采用共沉淀、水热和煅烧法合成了无定形碳包覆双层介孔空心Co3Sn2/Sn O2立方体与GN复合的三维复合材料（DS-Co3Sn2/Sn O2@C@GN）。Co3Sn2和Sn O2之间的异质结结构可以有效加速电化学反应中离子的传输动力学;Co3Sn2/Sn O2纳米粒子之间的化学键合作用和双层介孔空心结构可以显著提高电极材料的结构稳定性;GN和无定形碳的“双碳修饰”策略有利于提高材料的导电性。作为LIBs/SIBs负极材料时,该电极显示出优异的电化学性能。2.以ZIF-8@ZIF-67为前驱体,通过同时碳化/硒化将Zn Se和Co Se2纳米粒子分别均匀镶嵌在蛋黄壳结构的氮掺杂多孔碳多面体的内部和外部区域中（Zn Se-NC@Co Se2-NC）。Zn Se和Co Se2之间的异质结结构所形成的内建电场可以驱动离子高速地通过其界面,从而提高电化学反应动力学;蛋黄壳结构的氮掺杂多孔碳可以缩短离子扩散路径并提高电极材料的结构稳定性和导电性。在LIBs/SIBs半电池中,该负极材料的电性能显著优于Zn Se-NC和Co Se2-NC。在锂离子全电池中,其优异的电性能显示了其实用潜力。3.采用水热法和煅烧过程将Mo Se2纳米片垂直生长在GN基底,并将Sn Se超小纳米粒子分散在其中（Sn Se/Mo Se2@GN）。Sn Se的放电产物Sn可以全程存在并作为一种催化剂,促进由Mo/Na2Se（K2Se）到Mo Se2的转化反应;GN的引入可以有效地防止Mo Se2发生团聚,使其反应活性位点充分暴露,并提高整体材料的稳定性和导电性。在SIBs/PIBs半电池中,该电极显示出优异的电化学性能;在钠/钾离子全电池中优异的性能显示了其实用潜力。4.通过水热法和高温处理将不同含量的Sn掺杂于Mo Se2纳米片中,并将纳米片均匀分散在GN基底（Sn-Mo Se2@GN）。Sn在Mo Se2的晶体结构中的均匀掺杂可以显著提高其对于Mo Se2可逆转化的催化效果;测试发现当Sn与Mo的原子比为9.6%时（9.6%Sn-Mo Se2@GN）,材料具有最大的缺陷程度、比表面积和层间距离,可充分地暴露其储能活性位点,提高其对于Na+的捕获能力和容纳能力。进行电性能测试时,将放电电压提高到0.2 V可以防止Mo Se2彻底转化而导致其结构完全破坏。当用作负极材料进行储钠时,该电极具有出色的循环稳定性和倍率性能。
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