多孔-空心金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)的制備及其儲鋰性能研究.pdf

1、多孔/空心金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，近年來得到了科研工作者的極大關(guān)注。多孔/空心金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)作為鋰離子電池負(fù)極材料，有利于鋰離子的嵌入和脫出，同時(shí)多孔/空心結(jié)構(gòu)一般都具有較大的比表面積以及疏水性的表面，這些都將改進(jìn)材料的儲鋰性能。本論文利用熱分解配位聚合物(CP)前軀體的方法合成多孔/空心氧化物納米結(jié)構(gòu)，包括:復(fù)合納米氧化物SnO2-Fe2O3，CoWO4-Co3O4，摻雜納米氧化物Sn1-xFexO2，雙金屬納米氧化

2、物Fe0.8Mn1.2O3，運(yùn)用XRD，SEM，TEM，XPS等手段對合成產(chǎn)物進(jìn)行了系統(tǒng)的表征，研究了材料作為鋰離子電池負(fù)極的儲鋰性能。具體如下:
　　1.通過溫和的溶劑熱方法合成立方塊形貌的CP前軀體Sn3[Fe(CN)6]4，將其進(jìn)行煅燒得到多孔納米復(fù)合物SnO2-Fe2O3。350℃煅燒后，煅燒產(chǎn)物SnO2-Fe2O3仍然保持前軀體的立方塊形貌，所不同的是，立方塊上出現(xiàn)許多孔洞。研究了該復(fù)合氧化物的儲鋰性能，在電流密度200

3、 mA g-1時(shí)，SnO2-Fe2O3的首次比容量高達(dá)1020.2 mA h g-1，50次循環(huán)后容量仍然維持在567.5 mA h g-1，這比文獻(xiàn)上報(bào)道的SnO2類材料的性能都要好。電化學(xué)性能的提高主要是由于復(fù)合材料SnO2-Fe2O3較大的比表面積，合適的孔徑大小，以及SnO2和Fe2O3之間的協(xié)同作用。
　　2.通過熱分解CP前軀體的方法，合成出了多孔的分等級結(jié)構(gòu)的Fe摻雜SnO2(Sn1-xFexO2)微米球。通過Sn2

4、+和[Fe(CN)6]3-在水溶液中的共沉淀反應(yīng)，可以得到花狀的分等級結(jié)構(gòu)的前軀體Snm[Fe(CN)6]n，該前軀體由納米片組裝而成，這個(gè)自組裝的過程中不需要添加表面活性劑。煅燒花狀的分等級的前軀體Snm[Fe(CN)6]n得到Sn1-xFexO2微米球，煅燒產(chǎn)物仍然保持前軀體的形貌，但是納米片表面出現(xiàn)許多孔隙。將該材料作為鋰離子電池負(fù)極材料，結(jié)果表明它具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。在200 mA g-1的電流密度下，材料首次充電比容量高達(dá)1

5、281.3 mA h g-1，100圈循環(huán)之后容量仍然維持在600.5 mA h g-1。該材料儲鋰性能改進(jìn)的原因是高度穩(wěn)定的分等級的結(jié)構(gòu)，多孔的納米片單元，以及Fe的摻雜作用。
　　3.通過煅燒八面體結(jié)構(gòu)的CP Mn3[Fe(CN)6]2，合成了均一的殼核，中空，分等級結(jié)構(gòu)的Fe0.8Mn1.2O3。該方法中，關(guān)鍵因素是控制前軀體Mn3[Fe(CN)6]2形貌以及熱分解的溫度。此外，通過改變前軀體的靜置時(shí)間和煅燒溫度，可以合成出

6、具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立方塊形貌的納米氧化物。測試殼核，中空，分等級八面體結(jié)構(gòu)的Fe0.8Mn1.2O3的儲鋰性能，測試結(jié)果表明，在電流密度200 mA g-1時(shí)，它們的首次充電容量高達(dá)1000.7，902.7和986.5 mA h g-1，50圈循環(huán)后，容量仍然可以維持在750.5,969.2和961.4 mA hg-1。
　　4.通過熱分解CP前軀體的方法成功合成了八面體形的多孔 CoWO4-Co3O4復(fù)合物。首先通過將Co2+和