论文部分内容阅读
传统的大块二硫化钼由于其二维材料的结构,常用作润滑剂使用。而近年来,基于单层石墨烯的发现,实验制备出了单层或是少层数的纳米二硫化钼。由于其特殊的结构,单层或是少层数的纳米二硫化钼表现出了独特的性质被应用于电极材料和催化剂等等。然而受限于其本身的电导率较低,层间的范德华力导致的层间堆积等性质的影响,单层或是少层数的纳米二硫化钼材料仍需要进一步的研究进行改进。而将其与导电材料（例如无定型碳、碳纳米管以及石墨烯等等）复合是其中一种非常有效的手段。而在众多导电材料中,石墨烯具有非常高的电导率和比表面积,还有非常好的柔韧性和化学稳定性,而且其层状的微观结构与二硫化钼的相似性使得它成为了二硫化钼生长的理想基底。而在应用中,二硫化钼/石墨烯复合材料的应用中,石墨烯不但抑制了二硫化钼的再堆积,稳定材料结构,而且起到了促进电子电荷迁移的作用,大大地改善了二硫化钼的应用前景。本文采用了水热合成的方法并添加超分子等试剂辅助合成了一系列二硫化钼/石墨烯的复合纳米材料,之后对其进行了形貌和结构的表征,并测试了其电化学性能。讨论了复合材料形成的机理、电化学性能增强的原因。实验结果表明,实验制备的二硫化钼石墨烯材料作为锂离子电池的负极具有优异的储锂性能,其作为析氢反应的催化剂有较高的催化活性,主要的研究结果如下:（1）二硫化钼/石墨烯复合材料作为电池负极材料性能的研究:以商业化的氧化石墨烯、钼酸钠（Na2MoO4）和L-半胱氨酸和柱[5]芳烃为原料,水热合成了MoS2/石墨烯复合纳米材料并对其进行了热处理。表征结果表明少层数的二硫化钼均匀地分布在石墨烯的表面。作为锂电池负极材料测试时在电流密度为100 mA g-1时其可逆循环容量达到了 1289 mAh g-1而高倍率测试中其在1000 mA g-1的电流密度下其可逆容量也达到了 963 mAhg-1,在1100次的循环之后,其可逆容量在电流密度为500 mAg-1时依然可以保持在996 mAhg-1。（2）MoS2/N掺杂石墨烯复合材料作为锂电池负极材料性能的研究:首先,以天然石墨粉为原料合成了氧化石墨烯。然后以氧化石墨烯、离子液体、氨水、钼酸钠（Na2MoO4）和L-半胱氨酸为原料,水热合成了 MoS2/N掺杂石墨烯复合纳米材料,并通过XRD、SEM、TEM/HRTEM和XPS等表征方法对材料进行了研究。电化学测试结果表明MoS2/N掺杂石墨烯材料作为锂离子电池负极材料的储锂性能非常优秀,在电流密度为100mAg-1下其容量为1169mAhg-1,在电流密度为1000 mAg-1下容量可达782 mAh g-1,而在800次电流密度为500 mAg-1下的循环后,容量仍可以维持在800mAhg-1,有较好的循环稳定性。（3）二硫化钼/石墨烯复合材料作为电化学析氢催化剂性能的研究:以商业化的氧化石墨烯、钼酸钠（Na2MoO4）和L-半胱氨酸和柱[5]芳烃为原料,水热合成了 MoS2/石墨烯复合纳米材料并且采用了 XRD、SEM、TEM、IR spectrum和EDS测试对材料进行了表征,发现了 MoS2的层间距从0.63 nm增加到了 1.0 nm,并且均匀地分布在了石墨烯的表面,有着材料提供了较多的活性边缘。电化学测试结果显示作为电化学析氢催化剂时有着低至44.5 mV/dec的塔菲尔斜率。