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碳纳米管二硫化钒复合材料的制备及其电化学性能研究摘要：通过水热法制备碳纳米管二硫化钒复合材料（碳纳米管网络宏观上包覆着二硫化钒纳米片）。碳纳米管的支撑作用能减小体积膨胀，同时其具备的一维结构比表面积较大能让电极材料和电解质的接触程度提高从而使反应位点增多。此外，其管状结构能够让锌离子的扩散速度加快从使材料导电性变高。本章将VS2单一电极和CNT/VS2复合电极进行对比，重点研究了碳纳米管所产生的一系列作用及其对锌离子存储性能的影响。研究结果表明，制备的CNT/VS2复合电极锌离子存储性能更好，主要包括高的可逆容量（0.1A/g下为171.5mAh/g）以及良好的循环性能（0.5A/g下循环200次保持160mAh/g）关键词：二硫化钒、碳纳米管、锌离子电池一、背景碳纳米管的结构具有特殊性，是一种一维结构的纳米材料，它是由排列结构为六边形的碳原子构成的几层到几十层的同轴的圆形管，其在力学，电学以及化学性能等方面非常优异。组成碳纳米管的碳原子采用𝑠𝑝2杂化的杂化方式，同时其碳原子之上的P电子变为广范围离域共轭π键后会让碳纳米管具备某些特殊的电学性质如高的电子迁移率。碳纳米管能够在多次循环过程中起到支撑作用，来达到缓解体积膨胀的效果。其所具备的一维结构拥有较大的比表面积能够使电极材料与电解质充分接触，这可以提供更多的活性位点。另外，碳纳米管的管状结构能够加快锌离子的扩散速度，进而可以改善电荷转移和电子传导。已经有很多研究将碳纳米管应用到水系锌离子电池电极材料中，并且这一方面的研究仍具有巨大的潜力。最新研究通过连续的喷雾印刷策略制备了𝑂∙0.75𝐻𝑂/单壁碳纳米管网络𝐾𝑉382（KVO/SWCNTs）复合膜。它们具有隔离的网络结构，其中KVO纳米带在SWCNTs导电网络中分布良好，并被SWCNT有效包裹。这种结构可以提供快速的电子传输动力学，并确保循环期间KVO和SWCNT紧密接触。此外，KVO/SWCNTs阴极具有𝑍𝑛2+/𝐻+插入/萃取机理，可提供快速的离子转移动力学。与高浓度的Zn（CF3SO3）2电解质相结合，用于水系锌离子电池表现出出色的电化学性能，例如在0.1Ag-1时的容量高达379𝑚𝐴ℎ∙𝑔−1，优异的倍率性能（5𝐴∙𝑔−1时综的容量为206mAhg-1−1），10000次长循环后仍然具有91％的高容量保持率。由于𝑚𝐴ℎ∙𝑔合KVO/SWCNTs薄膜的高导电性和柔韧性，所得的软包装水性ZIBs在不同的弯曲状态下可提供稳定的电化学性能。实践内容与总研究表明将二元导电添加剂（碳纳米角（CNHs）和碳纳米管（CNT）的组合）添加到𝑀𝑛𝑂2电极中，以在CNTs/CNHs网络中建立高速电子通道具有有效的“线对面对点”微结构。在此电极中，高纵横比的CNT为收集的电荷创建了导电通道，而CNH为电子转移提供了额外的表面积。而且，由于引入了CNHs，电极的比表面积增加，这增加了𝑍𝑛2+扩散系数。结果，相应的电池达到高的比容量（在0.3Ag-1时为343mAhg-1），出色的倍率性能（在3𝐴∙𝑔−1时为191.3𝑚𝐴ℎ∙𝑔−1）和长寿命。此外，它达到了466𝑊ℎ∙𝑘𝑔−1的令人钦佩的比能量密度，以及9.4−1的峰值功率密度（以的重量标准化），其性能是报告最出色的ZIBs之一。𝑘𝑊∙𝑘𝑔𝑀𝑛𝑂2这项工作揭示了改善ZIBs阴极性能的新途径Bi[80]等通过原位沉积方法制备了具有非𝑀𝑛𝑂2晶态MnO2（-）和碳纳米管（CNT）的自支撑复合膜。独立的-@CNTs复合膜可α𝑀𝑛𝑂2α𝑀𝑛𝑂2以直接用作ZIBs的阴极，而无需粘合剂和集电器。由于互连的三维CNT结构和超薄-纳α𝑀𝑛𝑂2米片的结合，所得阴极显示出高电导率和快速的离子扩散。结果，所得的ZIBs显示出高能量和功率密度，稳定的循环性能以及优异的倍率性能（即使在97.4A/g的高电流密度下，它们也可提供69.5𝑚𝐴ℎ∙𝑔−1的可观放电容量）。此外，基于复合膜，构建了柔性ZIBs，它们可以在不同的弯曲状态下保持稳定的电化学性能，这在柔性和可穿戴电子产品中具有很大的应用潜力。二、材料的制备1.CNT/的制备𝑉𝑆2(1)水热前的碳纳米管分散和药品溶解首先，在通风橱中配制稀氨水溶液，用量筒分别量取30ml去离子水和2ml𝑁𝐻∙𝐻𝑂加入烧杯中，然后用玻璃棒充分搅拌使其混合均匀形成稳定均一的稀氨水溶液。称32取50mg羧基化多壁碳纳米管，将其加入上述稀氨水溶液进行超声3h。接着，将2mmol𝑉𝑂𝑁𝐻43加入烧杯中，并往烧杯中加入一个大小适中的磁子，然后将烧杯放置在恒温磁力搅拌器的中综央，搅拌速度为400rpm，在室温下连续磁力搅拌溶解，在溶解过程中每隔10分钟用胶头滴管搅拌烧杯中底部未溶解的药品半分钟，这样可以大大加快实验药品的溶解进程。待𝑁𝐻𝑉𝑂合43完全溶解后，在均相溶液中加入15mmol硫代乙酰胺（T