沉淀法Bi2O3和溶劑熱法BiF3的結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能.pdf

1、社會(huì)的不斷進(jìn)步以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來使得人們對(duì)高效便攜的可移動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備的期待越來越高。超級(jí)電容器因具有快速充放電速率、高比容量及長循環(huán)使用壽命等優(yōu)異性能而成為儲(chǔ)能領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。電極材料作為超級(jí)電容器的關(guān)鍵部件，其組成，微觀形貌及結(jié)構(gòu)均對(duì)超級(jí)電容器的性能有重要的影響。文章分別通過沉淀法和溶劑熱法制備得到了具有圓柱形層狀結(jié)構(gòu)的Bi2O3及球形和八面體形BiF3，并以它們?yōu)殡姌O材料用于超級(jí)電容器，采用恒電流充放電、循環(huán)伏安等技術(shù)測試其

2、電化學(xué)性能。主要內(nèi)容如下:
　　1.通過化學(xué)沉淀和煅燒得到了微觀形貌為圓柱形層狀結(jié)構(gòu)的Bi2O3材料。通過SEM、pH和XRD等分析方法探究了前驅(qū)體的生長機(jī)理，結(jié)果表明，增長反應(yīng)時(shí)間使得前驅(qū)體的形貌由圓柱形的塊狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物Bi6O6(OH)3(NO3)3·1.5H2O轉(zhuǎn)變成圓柱形的層狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物Bi6O6(OH)3(NO3)3·1.5H2O和Bi(OH)3的混合物。將獲得的前驅(qū)體在設(shè)定的溫度下煅燒，通過SEM觀察產(chǎn)物的形貌隨煅燒溫度的

3、變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，煅燒溫度為400℃時(shí)，產(chǎn)物形貌基本沒有變化;煅燒溫度為500℃時(shí)，產(chǎn)物仍能保持前驅(qū)體的層狀結(jié)構(gòu)，但是其片層結(jié)構(gòu)變厚;煅燒溫度為600℃和700℃時(shí)，前驅(qū)體的形貌和結(jié)構(gòu)完全被破壞。以不同煅燒溫度下得到的氧化鉍為活性物質(zhì)制備工作電極，并對(duì)它們?cè)谌姌O體系下進(jìn)行相關(guān)電化學(xué)性能測試和研究。結(jié)果表明，不同煅燒溫度下獲得的樣品在0.2Ag-1的電流密度下均具有高達(dá)1800Fg-1的比容量，而且由于BO-90-10h-500的樣品

4、具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)，所以其在10Ag-1的電流密度下仍能保持76.0％的比容量。該樣品在循環(huán)3000次后仍維持63.4％電容量，表現(xiàn)出較好的循環(huán)性能。
　　2.通過溶劑熱法制備了具有球形和八面體形貌的BiF3，探討了不同的溶劑比例及反應(yīng)物濃度對(duì)樣品的形貌及顆粒粒徑產(chǎn)生的影響。通過SEM及XRD分析可知，適當(dāng)?shù)囊叶?乙醇比例的有利于BiF3(111)晶面和(200)晶面的生長，樣品形貌可由球形向八面體形轉(zhuǎn)變。另外，反應(yīng)物濃度對(duì)樣品

5、顆粒尺寸和形貌也有顯著影響。反應(yīng)物濃度增加會(huì)使得樣品形貌由球形逐漸向八面體形轉(zhuǎn)變且顆粒尺寸增大。以球形BiF3和八面體形BiF3為活性物質(zhì)制備工作電極，并對(duì)它們?cè)谌姌O體系下進(jìn)行電化學(xué)性能測試和研究。當(dāng)電流密度為0.1Ag-1時(shí)，它們的比電容分別達(dá)到1174.3和985.3Fg-1，且在不同的電流密度下，球形BiF3的比容量均高于八面體形BiF3的比容量。球形和八面體形BiF3電極材料在10Ag-1電流密度下經(jīng)過1000次循環(huán)后分別能夠