1。3。2 过渡金属硫族化合物
第 4页 本科毕业设计说明书
过渡金属硫族化合物(TMD),具有类似石墨的夹层状结构(graphite like), MX2 可以普遍代 表其化学式,其中 M 可以是任意的 IV, V 族元素如 IV B (Ti, Zr, Hf),V B (V , Nb , Ta) ,VI B ( Mo ,W),VII B (Tc , Re) 。X 为硫族元素(S, Se, Te)。这种化合物结构类似三明治,两层 X 位 于两侧,将六边形的过渡金属层夹在中间[9](图 1。2)[21]。这类物质无论是在科学研究还是在工 业领域,都使用广泛。晶体结构包含 MoS2 与 WS2 的六方晶系 P63/mmc 以及 MoTe2 和 WTe2 的斜方结构 Pmn21 的 WS2[21]。由于这些晶体结构具有各向异性,MoS2 和 WS2 可以用作固体 润滑油,在承受高温方面要优于石墨。
图 1。2 层状过渡金属硫族化合物结构示意图, 层状六方结构 (P63/mmc 对称群,红色代表 Mo 和 W,蓝色代表 S 和 Se)
这种独特的结构通常被认为是理想的宿主材料:与层内原子间强相互作用相比,沿 c 轴 方向的层间范德华力要微弱的多,这就减少了外来分子或离子如 Li 和 Mg 插入的阻碍,在可 逆储能领域优势明显,此外 TMD 具有相对较低的工作电压和较高的理论容量,使其具备了 作为电极材料的潜力。由于原子层之间的弱相互作用,依靠机械或者化学过程,存在着剥离 片层的可能性,从而成为单层或几层的类石墨烯结构,这种结构的 TMD 能够解决体相导电 性低的劣势,储能效果更好[10]。
MoS2 及 MoSe2 是常见的研究广泛的基于金属钼的金属硫族化合物,二者具有几乎完全 一致的层状架构,理论容量较高,十分适宜负担起锂电池负极材料的功能,故将其作为复合 材料的无机组分,至此本次毕设的两种目标物质已被大体确认下来。
本科毕业设计说明书 第 5页
1。3。3 本文的主要工作内容
采用液相共沉淀的方法制备 MoOx-ANI 前驱体,并原位聚合 ANI,制备 MoOx-PANI。 探究 MoOx-ANI 及 MoOx-PANI 的储锂性能。对 MoOx-PANI 进行二次转化,尝试水热和共热等转化方 法,制备 MoS2/PANI 和 MoSe2/PANI, 探究其储锂性能。通过 XRD、TEM、SEM、Raman、IR 等表 征手段对以上产物进行表征,探究其形貌和结构,以解释储锂性能。
第 6页 本科毕业设计说明书
2 仪器和试剂
2。1 主要试剂
表 2。1 主要试剂
试剂名称 级别 生产厂家
七钼酸铵 分析纯 阿拉丁工业公司
硫脲 分析纯 国药集团化学试剂有限公司
过硫酸铵 分析纯 阿拉丁工业公司
浓盐酸 分析纯 上海中试化工总公司
苯胺 分析纯 阿拉丁工业公司
硒粉 分析纯 国药集团化学试剂有限公司
硫粉 分析纯 阿拉丁工业公司
水合肼(50%) 分析纯 国药集团化学试剂有限公司
本科毕业设计说明书 第 7页
2。2 主要仪器