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磷化铜(Cu3P)因具有独特的填隙结构,其作为电极材料时具有较高的理论比容量被科研人员普遍认为是良好的电极负极材料,但单体磷化铜存在自身局限性,例如,体积容易膨胀,坍塌,导电率较低,循环性能差等。碳材料具有稳定的结构,其作为电极负极材料时,在充放电过程中,体积效应小、导电性能优良。磷化铜与碳材料进行复合形成的纳米复合材料集聚了两种材料的优点,这样可以缓解在充放电过程中电极材料体积膨胀,同时也可以提高存储电荷的能力,因此,将磷化铜与碳材料进行复合将具有非常重要的意义。本课题采用溶剂热法制备了一系列磷化铜/碳基纳米复合材料,在实验中采用控制变量法调节磷化铜/碳基纳米复合材料的形貌和尺寸大小,在电化学相关仪器上测试了不同的碳基磷化铜纳米复合材料的电化学性能,并推测了复合材料形成的机理。下列是本课题的相关研究工作:(1)磷化铜/还原氧化石墨烯(Cu3P/rGO)纳米复合材料的制备、表征及电化学性能研究以五水合硫酸铜、白磷和氧化石墨烯(GO)为主要原料,乙二醇和氨水为混合溶剂,在表面活性剂CTAB存在的条件下成功制备出了形貌均一的磷化铜/还原氧化石墨烯(Cu3P/rGO)纳米复合材料,采用X射线粉末衍射仪和场发射扫描电镜对所制备的纳米复合材料进行表征,球状结构的纳米颗粒直径约为70 nm,并均匀地锚定在还原氧化石墨烯纳米片的表面。通过一系列电化学测试结果表明:在超级电容器中,扫速为2 mV s-1时,比电容可达到1080.2 F g-1,在电流密度2.5 A g-1时,放电比容量为319.0 F g-1;锂电池性能测试表明,在800 mA g-1,1600 mA g-1电流密度下,经过100次恒流充放电测试,其可逆容量分别为626.0 mAh g-1、494.6 mAh g-1,表明制备的Cu3P/rGO纳米复合材料具有良好的电化学性能。(2)磷化铜/有机碳(Cu3P@C)纳米复合材料的制备、表征及电化学性能研究采用溶剂热法一步合成了磷化铜/有机碳(Cu3P@C)纳米复合材料。通过控制添加聚乙二醇10000的量来调控材料的复合程度,形貌分析发现,当加入适量的聚乙二醇10000,制备的磷化铜/有机碳(Cu3P@C)纳米复合材料中,大量球状磷化铜纳米颗粒均匀且牢固地嵌插在有机碳片层上,对其进行电化学性能发现,循环伏安测试中,在1 mV s-1的扫速下,比电容可以达到960.8 F g-1;恒流充放电测试下,在电流密度为1.5 A g-1时,其放电比容量可以达到796.7 F g-1,循环2800次后,其循环效率仍可达到90.4%,表现出较高的循环稳定性。(3)磷化铜/多壁碳纳米管(Cu3P/MWCNTs)纳米复合材料的制备、表征及电化学性能研究以五水合硫酸铜、白磷和多壁碳纳米管(MWCNTs)为原料,异丙醇和无水乙醇为混合溶剂,采用一步溶剂热法制备了磷化铜/多壁碳纳米管(Cu3P/MWCNTs)纳米复合材料,当加入适量的多壁碳纳米管时,磷化铜纳米颗粒均匀地嵌插在多壁碳纳米管表面上,其电化学性能测试结果表明,在1000 mA g-1的电流密度下,首次放电比容量为1765.0 mAh g-1,经过100次的恒流充放电后,可逆容量为798.0 mAh g-1;在1600 mA g-1的电流密度下循环100次之后,其可逆容量仍然可以达到680.0 mAh g-1,说明所制备的Cu3P/MWCNTs纳米复合材料具有良好的电化学性能。