三維花狀金屬氧化物納米材料的合成及其電化學(xué)性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、金屬氧化物納米材料由于其容量高、成本低和穩(wěn)定性好等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于鋰離子電池和超級電容器電極材料,并成為未來替代碳材料最有前景的儲鋰和電容性能電極材料。金屬氧化物納米材料的性能很大程度上取決于其形貌和尺寸,故控制合成納米級尺寸和統(tǒng)一的形貌能一定程度上改善其性能。本論文通過簡單的水熱法采用形貌結(jié)構(gòu)控制、多元金屬材料復(fù)合等途徑對其進(jìn)行改性和優(yōu)化,從而實現(xiàn)其鋰離子電池和超級電容性能的提高。主要開展了以下幾方面的研究工作:
  在第3章中

2、,以醋酸鎳、乙醇胺(EA)和去離子水為原料,合成了花狀的β-Ni(OH)2花狀多級結(jié)構(gòu)。SEM和TEM圖像表明,氫氧化鎳花狀多級結(jié)構(gòu)由很薄的納米片層自組裝而成,直徑約為2.5-5μm,納米片層厚度約為20 nm。本實驗發(fā)現(xiàn)形成完整花狀多級結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于對堿的選擇和濃度的調(diào)控,并提出了花狀多級結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。在2 M KOH溶液中,以泡沫鎳為導(dǎo)電基底進(jìn)行超電容性能測試,在2Ag-1電流密度和0-0.65 V電壓范圍有約1.51 F cm-

3、2的面積電容,比電容值達(dá)725 F g-1,在5Ag-1電流密度時經(jīng)過約2000次循環(huán)后比容量仍然能保持約為96%
  在第4章中,利用常見簡單水熱法,先合成了花狀β-Ni(OH)2前驅(qū)體,然后高溫?zé)岱纸馇膀?qū)體得到多孔NiO花狀多級結(jié)構(gòu)。通過SEM和TEM表征發(fā)現(xiàn)組成花狀多級結(jié)構(gòu)的納米片上布滿了許多不規(guī)則的小孔,同時,BET分析表明,隨著退火溫度(300,400,500℃)不斷升高,納米片上的小孔不斷增大,比表面積逐漸減小;由XR

4、D分析可知其結(jié)晶性也隨此規(guī)律不斷提高。作為鋰電負(fù)極材料測試時,三種不同溫度退火所得的NiO納米材料顯示出不同的鋰電性能,說明該材料的性能主要取決于其結(jié)構(gòu)、結(jié)晶性和比表面積。
  在第5章中,利用醋酸鎳和醋酸鈷的二元混合鹽低溫水熱法,制備了花狀微球結(jié)構(gòu)。SEM圖表明,所得的鈷酸鎳花狀微球形貌較均一,微球直徑基本分布在3-4μm范圍。經(jīng)過300℃退火后,可以明顯地觀察到組成微球的片層上分布很多小孔,而微球無坍塌現(xiàn)象。將退火后得到的納米

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