儲電能源納米材料的制備及性能研究.pdf

1、在大量文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上,總結(jié)了納米材料及儲能電源納米材料的制備與應用技術(shù),重點闡述了超電容器用炭氣凝膠、氮化物、氧化物和鋰電池用錳酸鋰和氧化錫的最新研究進展.在此基礎(chǔ)上,成功利用了水熱法制備摻雜二氧化錳,有效實現(xiàn)了釩鉻摻雜對納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控,制備了花狀氫氧化鎳和超電容材料氧化鎳.實現(xiàn)了多種過渡金屬元素與γ-Mo<,2>N的復合,使材料比電容大幅提高.首次使用過氧化物和醋酸鹽,以非超臨界干燥方法獲得高比電容炭氣凝膠,實現(xiàn)了快速、高效制備.基

2、于水熱法,進行鋰屯池用正極材料錳酸鋰和氧化錫,以及氧化鋅和碘化亞銅的制備.論文中取得了一批具有原創(chuàng)性的成果,主要內(nèi)容概括如下: 以氯酸鉀為氧化劑、硫酸錳為錳源制備出納米四方晶系α-MnO<,2>,溫度升至210℃時改變?yōu)棣?MnO<,2>相態(tài),實現(xiàn)了釩和鉻離子摻雜,并導致納米α-MnO<,2>有序化,釩和鉻的摻雜分別生成棒球狀結(jié)構(gòu)和組裝蘭花型和對稱型放射性刺球結(jié)構(gòu).材料形成網(wǎng)狀互聯(lián)的結(jié)構(gòu)使二氧化錳復合物具有良好的超電容性能,摻雜

3、后比電容數(shù)值顯著提高至258 F/g. 發(fā)展了絡(luò)合物輔助下的水熱合成技術(shù).獲得了花狀β-Ni(OH)<,2>,發(fā)現(xiàn)過量乙二胺對花狀β-Ni(OH)<,2>生長起促進作用,復合氧化鎳能改善電容性能,拓寬電勢窗口1倍以上,提高比能量與比功率. 表面活性劑對納米SnO<,2>的形貌具有重要影響,PVP導致SnO<,2>微球狀;CTAB導致SnO<,2>成放射狀的棒束.Zn<'2+>使球狀形貌變?yōu)榉派錉畹幕罱Y(jié)構(gòu).摻雜鋅的SnO

4、<,2>的具有高容量,首次放電容量為1614mAh/g.獲得尿素和PEG2000復合物在制備ZnO納米棒中的作用.以微乳液法制備出三角串狀的CuI,前驅(qū)體微乳液法制備出CuI納米棒,水熱法中添加SDS制備出立方塊狀結(jié)構(gòu)的CuI. 首次以MnO<,2>為前驅(qū)體水熱合成LiMn2O<,4>,粒徑分布均勻,結(jié)晶良好.具有高比容量.炭氣凝膠降低了電極的電阻和極化,提高了活性物質(zhì)利用率.采用納米VO<,2>(B)電極材料的性能優(yōu)于單一的L

5、iMn<,2>O<,4>,比容量高達275mAh/g. 制取的γ-MO<,2>N的電極具有良好的超電容行為,掃描速度為2mV/s時,其電容可達126F/g.添加鉻、鉭、釩和錳等元素化合物后,工作電位窗口拓展0.20-0.35V.錳、鉭和釩使比電容顯著加大,最大值可達316F/g. 發(fā)現(xiàn)催化劑的種類對炭氣凝膠制備中凝膠時間和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的重要影響,炭氣凝膠比電容白小變火排列的催化劑分別是:碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈣、醋酸和醋酸