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新型納米銅碳復(fù)合材料是以纖維素為模版，銅離子作為金屬源通過高溫催化工藝所制備的復(fù)合材料，鑲嵌在碳黑基體中的納米顆粒具有銅-碳/核-殼的結(jié)構(gòu)。該材料不僅保持了納米材料的表面效應(yīng)、界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等特點(diǎn)，同時(shí)也在很大程度上克服了納米材料易團(tuán)聚、小尺寸可穿透細(xì)胞壁導(dǎo)致不可預(yù)料的后果等問題。碳材料優(yōu)異的機(jī)械性能、生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性、大的比表面、低成本等優(yōu)點(diǎn)使得新型納米銅碳復(fù)合材料在鋰離子電池、超級電容器、光催化等方面的應(yīng)用也越來越廣泛。

目前新型納米銅碳復(fù)合材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，但納米銅顆粒的生長影響因素還不甚明確，同時(shí)核殼結(jié)構(gòu)形成過程也不甚清楚。因此本文對制備過程中納米銅顆粒的生長影響因素和核殼結(jié)構(gòu)形成的原理進(jìn)行了研究，這將為其進(jìn)一步的應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。本論文主要從制備過程中納米銅顆粒的生長影響因素、核殼結(jié)構(gòu)的形成原理及其在超級電容器電極材料應(yīng)用方面進(jìn)行了探究。

論文主要包括以下幾個(gè)方面：(1)考察了溫度、保溫時(shí)間對新型納米納米銅碳復(fù)合材料中納米銅顆粒生長過程的影響，并運(yùn)用TEM、XRD等測試手段進(jìn)行表征分析。(2)類比于銅基CVD制備石墨烯的方法，制備了碳包覆的商業(yè)納米銅、微米銅、銅板材，并運(yùn)用TEM、XRD、Raman等測試手段探究了新型納米銅碳復(fù)合材料中核殼結(jié)構(gòu)形成原因。(3)　將新型納米銅碳復(fù)合材料進(jìn)行了堿活化改性，并運(yùn)用BET、XRD、循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗等測試手段對其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了探究。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)　納米銅顆粒的生長隨著溫度、保溫時(shí)間逐漸長大，中間經(jīng)歷了中空的狀態(tài)后，最終形成球狀納米顆粒。(2)　浸漬有硫酸銅溶液的脫脂棉在390　℃熱解產(chǎn)生的氣氛，對預(yù)處理納米銅、預(yù)處理微米銅具有還原作用，能夠?qū)⒀趸~還原為銅。(3)　在氫氧化鉀與新型納米銅碳復(fù)合材料質(zhì)量比為4：1的條件下，活化溫度800　℃對材料電化學(xué)性能的提升效果最優(yōu)，在0.1　A·g-1的電流密度下比容量可達(dá)225　F·g-1，同時(shí)在5　A·g-1的大電流密度下經(jīng)過10000次循環(huán)之后，庫倫效率維持在100%，比容量為180　F·g-1。