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《哈尔滨工业大学》 2018年
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带电粒子辐照对Ti_3C_2T_x组织结构和电化学性能的影响

李新颖  
【摘要】:Ti_3C_2T_x MXenes作为一种新型的二维材料,由于其独特的层状组织、巨大的比表面积、高导电性和优异的力学性能,在空间摩擦学和储能领域有着广阔的应用前景。然而,其空间应用不可避免地受到带电粒子辐射的挑战。因此,Ti_3C_2T_x基材料的设计、改性和辐射防护是建立在对其微观结构辐射损伤的深入了解的基础上的,很少有报道。本研究采用真空抽滤技术制备了一种自组装柔性Ti_3C_2T_x薄膜。对Ti_3C_2T_x薄膜进行了带电粒子辐射试验。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子能谱(TEM)对带电粒子辐照Ti_3C_2T_x薄膜的微观结构进行了表征,并研究了其电化学性能的变化。试验结果表明,带电粒子辐照Ti_3C_2T_x导致Ti-C键断裂和-F基团的部分去除。F含量随着辐照注量的增加而降低。1E15 cm-2注量的质子辐照对Ti_3C_2T_x具有明显退火效应,造成其晶化程度增强和Ti的化合价数量增加,有利于电化学性能的增强。同时,在1×1015 cm-2注量的质子辐照引起Ti_3C_2T_x的在H2SO4溶液中的润湿性增强。电化学性能测试结果表明,质子辐照Ti_3C_2T_x膜后,在辐照注量为5×1014 cm-2、5×1015 cm-2、1×1016 cm-2时,Ti_3C_2T_x膜的电化学性能有所下降,辐照注量为1×1015cm-2的Ti_3C_2T_x膜比电容明显变大,电化学性能提升;电子辐照Ti_3C_2T_x膜后,Ti_3C_2T_x膜的比电容均呈现减小的趋势,电化学性能有所下降。带电粒子辐照有利于提升Ti_3C_2T_x膜电化学性能的因素包括:Ti_3C_2T_x晶化程度和Ti化合价数量的增加,接触角和表面终止基团数量的减少。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ134.11

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【参考文献】
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