單層-多層空心納米材料的制備及性能研究.pdf

1、空心納米材料具有比表面積大，密度小，含有內(nèi)部空腔等優(yōu)點(diǎn)，因此在催化、超級電容器和鋰離子電池等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。與單層空心納米材料相比，多層空心納米材料具有更加獨(dú)特的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，因此具有獨(dú)特的性能及廣闊的應(yīng)用前景。本文旨在制備單層和多層空心納米材料，并研究其催化和電化學(xué)性能。
　　首先，基于降低催化劑成本，提高催化活性的原則，采用原位熱降解還原法制備催化劑Ni/SiO2，該催化劑的載體是雙層空心二氧化硅微球，載體比表面積大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2、金屬Ni能較牢固地?fù)?dān)載于SiO2表面或者嵌入多孔SiO2內(nèi)部，分散均勻，不易團(tuán)聚，催化劑擔(dān)載量為61.7%，而且催化劑循環(huán)性能優(yōu)異。循環(huán)五次后，氨硼烷水解析氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化率仍能在9min內(nèi)達(dá)到94%。將該催化劑在空氣中放置兩周后，其催化性能無明顯下降，表明該催化劑穩(wěn)定性好。
　　其次，采用硬模板法制備三層空心氧化鈷鎳微球，并優(yōu)化鈷鎳的相對含量。然后將其作為超級電容器的電極材料，測試其電化學(xué)性能。結(jié)果表明制備的空心材料粒徑均一，含有明顯

3、的三層結(jié)構(gòu)。Ni-Co1.5-O電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電容性能(在3A·g-1電流密度下，比電容高達(dá)1884F·g-1)，其比容量在30A·g-1電流密度下仍能保持3A·g-1時(shí)的77.7%。組裝的雙電極非對稱超級電容器Ni-Co1.5-O//RGO@Fe3O4在循環(huán)10000圈后，其性能仍保持最初容量的79.4%。在功率密度為505W·kg-1時(shí)，其能量密度為1541.5Wh·kg-1，而在功率密度為7600W·kg-1時(shí)，其能量密度仍

4、高達(dá)22.8Wh·kg-1。
　　最后，采用硬模板法制備空心納米材料void@C-Fe3O4。Fe3O4均勻分散于空心碳層中，無團(tuán)聚。將void@C-Fe3O4作為鋰離子電池的負(fù)極材料，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在電流密度為500mA·g-1時(shí)，其比容量為587mAh·g-1，循環(huán)100圈后，其容量依然可達(dá)402mAh·g-1，庫倫效率為97.3%。制備的材料還兼具優(yōu)異的倍率性能。電流密度為100、200、500、1000、2000