基于TiO2模板一維納米復合材料的制備及性能研究.pdf

1、一維TiO2納米管因其獨特的列陣結(jié)構(gòu)及物理和化學性能，在傳感器、光裂解水制氫、鋰離子電池及電化學電容器等方面有廣闊的應用前景，受到廣泛的關(guān)注。為了進一步提高納米TiO2管的功能性質(zhì)，許多研究表明，將納米金屬（如Ag，Cu，Au）負載于TiO2納米管上形成復合材料能有效改善TiO2表面電阻、催化活性等性質(zhì)。本文在借鑒和總結(jié)國內(nèi)外利用納米金屬材料與TiO2管復合研究的基礎上，利用脈沖電沉積法在一維TiO2納米管列陣上負載Ni納米顆粒。并利用

2、掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線衍射儀（XRD）、X射線能譜（EDX）對樣品的形貌，結(jié)構(gòu)，成分進行表征分析。探討了Ni/TiO2復合材料的電化學性質(zhì)。并研究了Ni/TiO2復合材料的電容性能。主要實驗結(jié)果如下：
　　 ① 脈沖電流密度，關(guān)斷時間，導通時間，沉積時間，基體材料焙燒溫度均能有效控制鎳納米顆粒的大小和分散度。在由300g/LNiSO4，45g/L NiCl2，37g/LH3BO3組成的電解液中，當脈沖電流密度范圍在70

3、mA/cm2～300mA/cm2時，沉積出的鎳納米顆粒粒徑在18nm～43nm之間。當關(guān)斷時間為100ms～1000ms時，顆粒粒徑在43nm～84nm之間。當導通時間為8ms～14ms時，粒徑變化范圍是17nm～43nm。當沉積時間為15min～25min時，粒徑變化范圍是15nm ～43nm。TiO2焙燒溫度為300℃～550℃時，沉積出的鎳納米顆粒粒徑在43nm～65nm之間。
　　 ② 利用循環(huán)伏安(CV)及交流阻抗（E

4、IS）研究不同條件下制備的Ni/TiO2復合材料的基本電化學性質(zhì)。結(jié)果表明，復合材料的CV響應為準可逆反應，電極的電容主要是由雙電層電容和贗電容構(gòu)成；復合材料中活性物質(zhì)鎳的分散度，粒徑大小、載量及基體的晶型結(jié)構(gòu)是影響電極電化學性質(zhì)的關(guān)鍵因素。鎳顆粒的分散度越好，粒徑越小，載量越高，電極的電流密度越大，電極電阻越小。
　　 ③ 利用計時電位法研究不同沉積條件對復合材料電容性能的影響。結(jié)果表明：優(yōu)化脈沖沉積條件，可以有效提高Ni/T

5、iO2復合材料的放電比容量。不同電流密度（70mA/cm2，220mA/cm2，300mA/cm2）下制備的Ni/TiO2復合材料，220mA/cm2條件下的放電比電容最高，可達27.3 mF/cm2。不同沉積時間（15min，20min，25min）下制備的Ni/TiO2復合材料，20min時的放電比容量最大，可達5.8mF/cm2。不同焙燒溫度（300℃，400℃，550℃）下制備的Ni/TiO2復合材料，焙燒溫度為400℃時的放電