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铁基化合物碳纳米复合材料的合成及其储锂性能研究的开题报告
题目：铁基化合物碳纳米复合材料的合成及其储锂性能研究
一、选题背景
碳纳米材料因具有高比表面积、优异的导电性、良好的化学稳定性和生物相容性等优异性质，已成为当今材料科学研究的热点之一。铁负极材料具有良好的储锂性能和较高的理论比容量，已被广泛应用于锂离子电池等领域。因此，将两者复合，可以进一步提高材料的储锂性能和循环寿命，利用其在储能领域的潜力。本文旨在合成铁基化合物碳纳米复合材料，并研究其在锂离子电池中的储锂性能。
二、研究内容
1.碳纳米管的制备
利用化学气相沉积法制备碳纳米管。
2.铁基化合物的制备
（1）以FeCl3为铁源，利用水热法制备氧化铁纳米晶。
（2）将氧化铁纳米晶还原为亚铁离子。
（3）利用水热法在亚铁离子的还原氛围下，制备具有不同形态的铁基化合物纳米晶。
3.铁基化合物碳纳米复合材料的制备
将制备好的铁基化合物纳米晶与碳纳米管复合。
4.材料性能测试
（1）采用SEM、TEM等研究铁基化合物的形貌和尺寸。
（2）利用XRD等测试方法，分析铁基化合物的晶体结构及其晶体尺寸。
（3）通过循环伏安法、恒流充放电法等测试方法，研究铁基化合物碳纳米复合材料的储锂性能及循环寿命。
三、研究意义
本研究的成果有望为高性能储能材料的开发提供新思路和新方法，为探索新型锂离子电池的制备及其应用提供借鉴。此外，铁基化合物碳纳米复合材料也可以应用于其他领域，如催化剂、传感器等。
四、研究进程安排
第一年：
1.完成碳纳米管的合成和表征。
2.完成氧化铁纳米晶的制备及其表征，在此基础上制备铁基化合物纳米晶。
3.利用SEM、TEM等测试方法，对铁基化合物的形貌和尺寸进行表征。
第二年：
1.将铁基化合物纳米晶与碳纳米管复合，制备铁基化合物碳纳米复合材料。
2.完成复合材料的表征及其储锂性能测试。
第三年：
1.对复合材料的性能测试及结果进行分析，优化制备方法。
2.编写论文，并提交发表。
五、参考文献
1.Wang,B.;Wang,X.;Lou,X.W.One-dimensionalheterostructuresoftransitionmetaloxidesforelectrochemicalenergystorage.Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,9162-9180.
2.Bao,J.;Zhang,X.;Fan,X.;Zhou,W.;Yang,Y.;Li,X.;Wen,X.;Wang,D.;Xie,E.Ageneralsolution-basedapproachtothesynthesisoftransitionmetaloxidenanostructureswithvariousmorphologies.Nat.Protoc.2013,8,1664-1674.
3.Zhang,H.;Li,J.;Huang,X.;Paranthaman,M.P.;Naskar,A.K.;Dai,S.High-performancelithium-ionbio-batteriesbasedonahierarchicalcarbonnanotubescaffold.Small2015,11,5003-5008.