錳基電極材料的微納米化合成、表征與電化學(xué)性能研究.pdf

1、論文發(fā)展了水熱法在硼砂輔助下，不使用表活劑和模版一步合成了Mn3O4超細(xì)一維納米線:利用水鎂石晶體結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)習(xí)性，一步水熱法合成了Mn(OH)2六角片，結(jié)合CVD法在乙炔氣氛中，控制制備了一系列MnO@C核殼納米片;在乙二醇-水-水合肼組成的三元混合溶劑熱體系中，控制合成了一系列Mn(OH)2等級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)合高溫固相法，控制制備了一系列Mn2O3多孔等級(jí)結(jié)構(gòu);室溫水相一步合成Mn3O4八面體。本論文的主要內(nèi)容歸納如下:
　　 1.

2、采用一步水熱法，不使用任何表活劑或模版，通過(guò)硼砂的輔助作用，在200℃反應(yīng)15h，合成了直徑大約為15nm長(zhǎng)度為微米級(jí)的Mn3O4一維超細(xì)納米線，通過(guò)時(shí)間對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究了納米線的生長(zhǎng)過(guò)程，是由非晶納米線晶化和由短變長(zhǎng)的Ostwald熟化過(guò)程，在5K時(shí)，Mn3O4納米線的矯頑力為5600 Oe。Mn3O4納米線作為前驅(qū)與鋰源混合通過(guò)高溫固相反應(yīng)，在750℃反應(yīng)6h，制備了LiMn2O4致密多面體，在0.1倍率充放60次，比容量達(dá)到115mA

3、hg-1保持率為98.3％。相關(guān)研究成果發(fā)表在CrystEngComm雜志上。
　　 2.采用水熱法，利用水鎂石礦結(jié)構(gòu)的晶體生長(zhǎng)習(xí)性，在180℃反應(yīng)12h，一步合成了Mn(OH)2納米片，將Mn(OH)2納米片在乙炔氣氛圍下熱處理，得到了尺寸約為150nm的MnO@C核殼納米片，通過(guò)控制熱處理時(shí)間和反應(yīng)溫度，碳層的厚度大約可控制在3.1到13.7 nm的范圍內(nèi)。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示，在550℃反應(yīng)10h合成的MnO@C納米片碳

4、層厚度約為8.1nm，在200 mAg-1電流密度下，放電比容量高達(dá)770 mA h g-1和展示出良好的穩(wěn)定性能，且比容量高于碳層厚度約為3.1，4.0，4.2，10.9和13.7 nm的核殼納米片。相關(guān)研究部分成果發(fā)表在J.Mater.Chem.雜志上。
　　 3.采用乙二醇-水-水合肼組成的三元混合溶劑熱體系中，在180℃反應(yīng)12h，通過(guò)改變乙二醇與水的體積比，我們得到了系列Mn(OH)2等級(jí)結(jié)構(gòu)，例如:納米片組成的花狀結(jié)

5、構(gòu)、納米片組成的片狀結(jié)構(gòu)、部分納米片脫離的片狀結(jié)構(gòu)和納米片。值得指出的是，這些納米片具有不同的厚度。通過(guò)在空氣中600℃熱處理12h前驅(qū)物Mn(OH)2，我們得到了Mn2O3多孔等級(jí)結(jié)構(gòu)。電化學(xué)性能測(cè)試Mn2O3的系列樣品發(fā)現(xiàn)，由納米片堆積而成的多孔花狀具有高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。在300 mA g-J電流密度下，100次充放電后，比容量大約為521mAhg-1。較薄的厚度和表面的多孔結(jié)構(gòu)是有利于其電化學(xué)性能改善和提高。