V2O5-TiO2納米管復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)相關(guān)性質(zhì)的研究.pdf

1、一維TiO2納米管由于其獨(dú)特的列陣結(jié)構(gòu)以及物理、化學(xué)性能，在鋰離子電池、光裂解水制氫、傳感器及電化學(xué)電容器等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景，受到普遍關(guān)注。許多研究表明，為進(jìn)一步提高TiO2納米管的功能性質(zhì)，將納米金屬氧化物(如WO3、V2O5)負(fù)載于TiO2納米管上制得的復(fù)合材料可有效改善納米管表面結(jié)構(gòu)、催化活性等性質(zhì)。本篇論文在總結(jié)和借鑒國內(nèi)外納米金屬氧化物與TiO2納米管復(fù)合研究的基礎(chǔ)上，采用脈沖電沉積技術(shù)于一維 TiO2納米管列陣上負(fù)載V

2、2O5納米顆粒，利用掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線衍射儀(XRD)對所得樣品的結(jié)構(gòu)，形貌，成分進(jìn)行表征分析。討論V2O5/TiO2復(fù)合材料的電化學(xué)性質(zhì)，并研究V2O5/TiO2復(fù)合材料的電化學(xué)嵌鋰性能。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　 ①脈沖電流密度，關(guān)斷時(shí)間，導(dǎo)通時(shí)間，沉積時(shí)間，電解液濃度均能有效控制V2O5納米顆粒的大小和分散度。在0.2mol/L的VOSO4·6H2O電解液中，當(dāng)脈沖電流密度范圍在35 mA/cm2～140 mA

3、/cm2時(shí)，沉積出的V2O5納米顆粒粒徑在10nm～60nm之間。當(dāng)關(guān)斷時(shí)間為10ms～100ms時(shí)，顆粒粒徑在10nm～70nm之間。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間為8ms～16ms時(shí)，粒徑變化范圍是5nm～35nm。當(dāng)沉積時(shí)間為20min～60min時(shí)，粒徑變化范圍是5nm～110nm。當(dāng)VOSO4·6H2O濃度為0.01～0.2mol/L時(shí)，沉積出的V205納米顆粒粒徑在5nm～35nm之間。
　　 ②利用循環(huán)伏安法(CV)研究不同制備條件下

4、的 V2O5/TiO2復(fù)合材料的基本電化學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明，復(fù)合材料的CV響應(yīng)為準(zhǔn)可逆反應(yīng)；復(fù)合材料中活性物質(zhì)V2O5的粒徑大小、載量、分散度及基體的晶型結(jié)構(gòu)是影響電極電化學(xué)性質(zhì)的主要因素。V2O5顆粒的粒徑越小，載量越高，分散度越好，電極的電流密度越大。
　　 ⑧利用計(jì)時(shí)電位法(CP)研究不同制備條件對復(fù)合材料電化學(xué)嵌鋰性能的影響。結(jié)果表明：優(yōu)化脈沖沉積條件，可以有效提高V2O5/TiO2復(fù)合材料的放電比容量。不同電流密度(35

5、mA/cm2，70mA/cm2，140mA/cm2)下制備的V2O5/TiO2復(fù)合材料，35 mA/cm2條件下的放電比電容最高。不同沉積時(shí)間(20min，40min，60min)下制備的V2O5/TiO2復(fù)合材料，40min時(shí)的放電比容量最大。不同關(guān)斷時(shí)間(10ms，50ms，100ms)下制備的V2O5/TiO2復(fù)合材料，關(guān)斷時(shí)間為100ms時(shí)的放電比容量最大。循環(huán)測試研究表明，復(fù)合電極在經(jīng)過25次充放電后，其容量維持率為70.8％