二维二硫化铼晶体的控制生长与性能研究

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随着环境问题日益突出,找到合适的清洁能源是首要任务,锂电池与氢能源是当今社会使用最广泛的两种清洁能源,如何提高锂电池的性能与实现高效催化制氢是当前研究的热点。本文以二维二硫化铼的大面积生长和应用为切入点,使用化学气相沉积法(CVD),利用金属薄膜的催化作用,首次在不同衬底下实现了大面积二维二硫化铼晶体的垂直生长,并将Pt/ReS2应用于电催化析氢,而且使用CVD的方法在碳纳米管表面生长二硫化铼,将其作为锂离子电池的负极,改善锂电池的性能。主要研究内容如下:1.通过CVD系统在Cu、TiN、Al、Pt膜层和导电玻璃上实现二维二硫化铼晶体的垂直生长,并且确定了生长的最优实验条件,其中在Pt膜上垂直生长的二硫化铼纳米片尺寸约2-3μm,高度约1μm。并直接使用生长了垂直二硫化铼的基片作为工作电极,其电流密度达到1mA cm-2,析氢过电势要比纯Pt工作电极低约150mV,Tafel斜率低至91mV dec-1。2.使用改良的CVD系统,实现ReS2在碳管表面的均匀覆盖生长,将ReS2/CNTs复合电极组装在纽扣电池中,电池在5C倍率下呈现488 mAh g-1的稳定容量。该负极在0.2C下经过近60次循环后仍保持1050 mAh g-1的可逆容量,与CNTs电极相比,电池性能显著提高,这表明ReS2/CNTs复合材料显著提高了锂离子电池的性能。
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