14次 [摘要] 通過Brodie法制備氧化石墨，并將其分別在N2和H2氣氛中熱解，制備熱解氧化石墨;對比其作為鋰離子電池負極材料的性能，表明不同處理過程所得熱解氧化石墨的結(jié)構和組成不同，其電化學性能也有很大差別。 一、引言 在現(xiàn)代化工中，氧化石墨用作耐火材料、 --> [摘要] 通過Brodie法制備氧化石墨，并將其分別在N2和H2氣氛中熱解，制備熱解氧化石墨;對比其作為鋰離子電池負極材料的性能，表明不同處理過程所得熱解氧化石墨的結(jié)構和組成不同，其電化學性能也有很大差別。 一、引言 在現(xiàn)代化工中，氧化石墨用作耐火材料、冶金、熱電工程、化工和其它工業(yè)的具有高膨脹度的膨脹石墨的制備，具有廣泛的應用前景?！ ⊙趸?graphite oxide, GO)是石墨(graphite, G)經(jīng)深度液相氧化得到的一種層間距遠大于原石墨的層狀化合物，其層間含有大量的極性基團：-C=O，-OH，C-O-C，甚至-COOH等基團，這些極性基團的存在，使氧化石墨在水溶液中具有良好的層間吸附性。由于極性基團的存在，氧化石墨很容易吸收極性小分子而形成氧化石墨嵌入化合物，其層間距離值隨極性分子尺寸的增大而增大，但這類嵌入化合物的穩(wěn)定性較差，同時也很易脫嵌(deintercalate)，這使得其有作為鋰離子電池負極材料的嵌入、脫嵌鋰離子的可能性。與石墨不同，氧化石墨在外力，如超聲波的作用下在水中或堿水中可形成穩(wěn)定性較好的氧化石墨膠體或懸浮液，同時受層間電荷的靜電排斥作用，氧化石墨的片層發(fā)生層-層剝離。從而使得其具有取代石墨作為鋰離子電池負極材料的優(yōu)越性?！ ∽?859年Brodie首次發(fā)現(xiàn)氧化石墨以來，氧化石墨的合成主要有Brodie法、Hummer囚及電化學氧化法等?！ 《?、氧化石墨及熱解氧化石墨的電化學性能測試 氧化石墨和熱解氧化石墨作為鋰離子電池電極材料的電化學性能是在以金屬鋰為負極的扣式CR2032電池中進行測試的。氧化石墨及熱解氧化石墨電極膜的制備是由活性材料氧化石墨、12%的PVDF溶液、1-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP)的混合漿料用流延法在Cu箔上拉膜而成，然后經(jīng)過烘干、沖片即可制成電極片。CR2032電池是在手套箱中完成的，電解液為LB302(LiPF6溶解在EC與DEC比例為1：1的溶液中)，隔離膜為聚乙烯微孔膜(Celgard 2400)。以0.20mA的電流進行恒流充放電，電壓范圍為0～3V?！ ∪?、結(jié)果與分析 熱解氧化石墨的還原過程如下：第Ⅰ階段即還原溫度在300～600℃之間時，主要發(fā)生-C=O基團和C-OH基團的還原反應，氧含量明顯降低，晶體結(jié)構逐漸恢復為石墨的晶體結(jié)構，第Ⅱ階段即熱解溫度在600～900℃之間時，隨著還原溫度的進一步升高，殘余的C-OH基團被還原，氧含量進一步降低，晶體結(jié)構逐漸偏離石墨的晶體結(jié)構。 熱解氧化石墨嵌鋰容量隨溫度變化的原因可能是：石墨被氧化時，氧原子既可以與石墨層面邊緣上的具有懸空鍵的碳原子反應，生成各種含氧官能團，也可以通過俘獲石墨層間的π電子而進入石墨層間，并與層面上的碳原子形成碳-氧共價鍵。
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