三維花狀金屬氧化物納米材料的合成及其電化學性能研究.pdf

1、金屬氧化物納米材料由于其容量高、成本低和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，廣泛應用于鋰離子電池和超級電容器電極材料，并成為未來替代碳材料最有前景的儲鋰和電容性能電極材料。金屬氧化物納米材料的性能很大程度上取決于其形貌和尺寸，故控制合成納米級尺寸和統(tǒng)一的形貌能一定程度上改善其性能。本論文通過簡單的水熱法采用形貌結構控制、多元金屬材料復合等途徑對其進行改性和優(yōu)化，從而實現(xiàn)其鋰離子電池和超級電容性能的提高。主要開展了以下幾方面的研究工作:
　　在第3章中

2、，以醋酸鎳、乙醇胺(EA)和去離子水為原料，合成了花狀的β-Ni(OH)2花狀多級結構。SEM和TEM圖像表明，氫氧化鎳花狀多級結構由很薄的納米片層自組裝而成，直徑約為2.5-5μm，納米片層厚度約為20 nm。本實驗發(fā)現(xiàn)形成完整花狀多級結構的關鍵在于對堿的選擇和濃度的調控，并提出了花狀多級結構的形成機理。在2 M KOH溶液中，以泡沫鎳為導電基底進行超電容性能測試，在2Ag-1電流密度和0-0.65 V電壓范圍有約1.51 F cm-

3、2的面積電容，比電容值達725 F g-1，在5Ag-1電流密度時經過約2000次循環(huán)后比容量仍然能保持約為96％
　　在第4章中，利用常見簡單水熱法，先合成了花狀β-Ni(OH)2前驅體，然后高溫熱分解前驅體得到多孔NiO花狀多級結構。通過SEM和TEM表征發(fā)現(xiàn)組成花狀多級結構的納米片上布滿了許多不規(guī)則的小孔，同時，BET分析表明，隨著退火溫度(300，400，500℃)不斷升高，納米片上的小孔不斷增大，比表面積逐漸減小;由XR

4、D分析可知其結晶性也隨此規(guī)律不斷提高。作為鋰電負極材料測試時，三種不同溫度退火所得的NiO納米材料顯示出不同的鋰電性能，說明該材料的性能主要取決于其結構、結晶性和比表面積。
　　在第5章中，利用醋酸鎳和醋酸鈷的二元混合鹽低溫水熱法，制備了花狀微球結構。SEM圖表明，所得的鈷酸鎳花狀微球形貌較均一，微球直徑基本分布在3-4μm范圍。經過300℃退火后，可以明顯地觀察到組成微球的片層上分布很多小孔，而微球無坍塌現(xiàn)象。將退火后得到的納米