二氧化鈦及其復(fù)合納米材料的制備與電化學(xué)性能研究.pdf

1、本文以金紅石型二氧化鈦為原料,采用堿性條件下的水熱法合成了質(zhì)子鈦酸鹽納米管(纖維),并在此基礎(chǔ)上制備了一系列二氧化鈦及其復(fù)合材料,采用XRD、TEM、HRTEM、EDS和ICP等對其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征,采用恒電流充放電測試、循環(huán)伏安法以及交流阻抗測試研究了其電化學(xué)嵌/脫鋰性能。 首先采用制備的質(zhì)子鈦酸鹽納米管和納米纖維為起始物,通過二次水熱反應(yīng),得到了不同形貌的銳鈦礦型二氧化鈦,并且研究了其電化學(xué)性能。結(jié)果表明,質(zhì)子鈦酸鹽納米

2、管在80～120℃條件下水熱處理48 h后,得到了銳鈦礦型的二氧化鈦鈉米顆粒,而且顆粒大小隨著水熱溫度的升高而增大。恒電流充放電測試表明,水熱溫度為80℃時得到的樣品放電容量最高,循環(huán)穩(wěn)定性最好,在電流密度為50 mA/g時,首次放電容量可達(dá)288 mAh/g。而質(zhì)子鈦酸鹽納米纖維在80～120℃條件下水熱處理48 h后,則得到了銳鈦礦型的二氧化鈦納米纖維,其中水熱溫度為120℃時得到的樣品,在電流密度為50 mA/g時,首次放電容量為

3、291 mAh/g,循環(huán)穩(wěn)定性最好。 將制備出的質(zhì)子鈦酸鹽納米管在400℃氬氣氣氛下燒結(jié),得到了銳鈦礦相和TiO2(B)相兩相混合的TiO2納米管,并采用過渡金屬氧化物(CoO,NiO和CuO)對其進(jìn)行了修飾。研究表明,過渡金屬氧化物的納米顆粒嵌入到二氧化鈦納米管內(nèi)或附著在管外壁上,而且氧化物的結(jié)晶性均較差。負(fù)載5wt.％NiO的二氧化鈦納米管的高倍率放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性比較突出,在電流密度為250 mA/g時,首次放電比容量達(dá)

4、到389 mAh/g,而沒有負(fù)載過渡金屬氧化物的TiO2納米管首次放電比容量僅為327 mAh/g。 采用過渡金屬氧化物(CoO,NiO和CuO)對質(zhì)子鈦酸鹽納米管進(jìn)行修飾,并在300℃、氬氣氣氛下燒結(jié)制備了負(fù)載過渡金屬氧化物的TiO2(B)納米管。結(jié)果表明,過渡金屬氧化物(CoO,NiO和CuO)最終附著在TiO2(B)納米管的表面,但其結(jié)晶性較差。ICP測試得出負(fù)載在TiO2(B)納米管表面的CoO,NiO和CuO的含量分別