摘 要

在石墨烯的独特的性质被科学家们发现以后，二维材料就在学术界成为了一个研究热点。因为绝大部分的二维材料都具备非常特殊的性质以及非常高的比表面积，所以在太阳能电池以及锂离子电池等很多方面都有大面积的使用。本论文以此为出发点，对二维材料和二维材料的剥离进行了详细的介绍和研究。并详细研究了氯氧化铁（FeOCl）的剥离，并和FeOCl与石墨烯及氧化碳纳米管的复合，并对剥离前后的FeOCl以及复合后的正极材料进行了表征和性能测试。

氯阴离子传导的氯离子电池是一种新型的二次电池。具有高能量密度、安全、环保、低成本等特性的氯离子电池体系符合当前二次电池的发展方向。但氯离子电池还存在着正极材料电荷传递的困扰、正负极材料体积变化等缺点，本论文利用氯氧化铁对氯离子电池正极材料进行改性，获得电化学性能较好的正极材料，为氯离子电池的研究发展研究提供重要参考。

研究表明，铁氧氯被成功插层，但剥离效果不明显，电池放电容量较小。

关键字：二维材料 氯氧化铁 FeOCl 电池正极材料

Abstract

After the unique properties of graphene was discovered, two-dimensional material aroused great interest in the academic community. Due to the unique two-dimensional material properties and a high specific surface area, it has important applications in optoelectronics, spintronics, catalysis, chemical and biological sensing, super capacitors, solar cells, lithium-ion batteries. This paper describes the two-dimensional material, and the release of the two-dimensional material. And a detailed study of chlorine oxide (FeOCl) peeling, and FeOCl and complexed with graphene oxide and carbon nanotubes, and the composite cathode material FeOCl and peeling before and were characterized and performance testing.

Chlorine anion conduction of chloride ion battery is a new secondary battery.Chlorine ion battery system has a high energy density, safety, environmental protection and low cost characteristics in line with the current direction of development of the secondary battery. However, chlorine-ion batteries, there are still shortcomings plagued the positive charge transfer material, positive and negative changes in the volume of material, etc. In this paper, the use of graphene for chlorine ion battery cathode material was modified to obtain better electrochemical performance of cathode material for chlorine development of research-ion battery provides an important reference.

Keywords: two-dimensional material; chlorine oxide; FeOCl; battery cathode material

目 录

摘要I

ABSTRACTII

第一章 绪论1

1.1 引言1

1.2 二维材料概述1

1.3 二维材料的制备方法3

1.3.1 剥离法3

1.3.2 直接生长法4

1.4 二维材料的液相剥离5

1.5 研究目的和内容7

第二章 实验部分8

2.1 实验主要原料8

2.2 实验主要仪器与设备8

2.3 样品的制备9

2.3.1 氧化石墨烯的制备9

2.3.2 氯氧化铁的制备9

2.3.3 柔性电极的制备10

2.3.4 电池的制备11

2.4 样品的表征与性能测试方法12

2.4.1 X射线衍射分析（XRD）12

2.4.2 扫描电镜分析（SEM）12

2.4.3 傅里叶红外光谱分析（FI-IR）12

2.4.4 电池的测试13

第三章 结果与分析14

3.1 实验材料的表征14

3.2 实验材料的表征14

3.2.1 氯氧化铁（FeOCl）的SEM测试14

3.2.2 氯氧化铁（FeOCl）的傅里叶红外光谱测试17

3.2.3 氯氧化铁（FeOCl）的X射线衍射分析测试17

3.3 柔性电极的电池性能测试18

3.3.1氧化石墨烯、氯氧化铁(FeOCl)、氧化碳纳米管电极电池性能测试18

3.3.1氧化石墨烯/氯氧化铁(FeOCl)电极电池性能测试19

第四章 结论20

参考文献21

致谢23

1. 绪论
   1. 引言

近十余年，二维材料因其优越的电子特性，成为广泛关注的研究方向。继2004年石墨稀（graphene）被发现之后，由于惊人的性能，已经诞生了一类新的被称为“二维材料”的材料。受到石墨烯的成功的激励，二维材料由于其独特的物理和化学性质，已成为大量研究的焦点。

人们发现，将二维材料应用到二次电池中，可以很大的改善电池的性能，为二次电池的发展和研究开辟了一条新的道路。二次电池作为电化学储能体系，在启动电源、便携式电子产品、电动工具以及新能源汽车等领域有着重要影响；并将为我国大力发展的风能、太阳能等可再生、间歇性能源的高效利用和存储提供强有力的支持。以金属氯化物/金属作为电极，复合离子液体为电解质发明了基于氯阴离子传导的新型二次电池氯离子电池。具有高能量密度、安全、环保、低成本等特性的氯离子电池体系符合当前二次电池的发展方向。但氯离子电池还存在着正极材料电荷传递的困扰、正负极材料体积变化等缺点，本论文拟通过利用石墨烯等二维材料对氯离子电池正极材料进行结构设计、改性和制备一体化研究，获得电化学性能较好的正极材料，为氯离子电池今后的研究发展研究提供重要参考。

• 1. 二维材料概述

二维材料一般是指电子只可以在两个维度的非纳米尺度（1-100纳米）上自由运动（平面运动）的材料。二维晶体，它是一个平面结构的晶体，能够看做是三维的晶体无限薄到一个原子层厚度的材料。不过很多研究者们一直对二维材料的存在有着不同的观点。在二零零四年石墨烯被人们发现以前，人们都普遍地认为，因为材料自身的热力学不稳定性，也就是在二维材料里面热涨落的不均匀性分布会让原子间的位移在任何的温度环境下都大于原子间本来的间距，那么准二维晶体结构在通常的情况中会迅速地进行分解。一些研究人员也通过一些实验证实了这种理论猜想。所以，在自然界里面应该不会由稳定的二维晶体材料。直到二零零四年,来自英国曼彻斯特大学的专家：安德烈·盖姆、康斯坦丁·诺沃肖

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