金屬及氧化物復合納米材料的制備與電化學性能研究.pdf

1、新型金屬與金屬氧化物復合納米材料作為鋰離子電池負極材料與燃料電池催化劑具有獨特的結構優勢，因而表現出了優越的電化學性能，被認為是新一代動力電池電極材料的理想選擇。
　　本論文提出了多種制備手段，包括濕化學法、化學氣相沉積法、射頻濺射法、電化學沉積法以及水熱法等，合成了一系列金屬和過渡金屬氧化物的新型復合納米材料，包括Co2SnO4@C復合納米顆粒、Zn2SnO4@C復合納米棒、Co3O4@SnO2@C復合納米棒、CoO-Cu復合納

2、米棒陣列、CoO-NiSi復合納米線陣列、CoO-graphene復合納米片、Pt-Cu/C合金納米晶、Rh-Pd/C合金納米晶以及Pd-Cu/C合金納米顆粒。由于上述復合納米材料獨特的結構與形貌特征，它們都表現出了優異的電化學性能，總結全文的工作，取得了以下主要創新結果:
　　(1)采用簡便的兩步水熱法合成了Co2SnO4@C復合納米顆粒以及Zn2SnO4@C復合納米棒并將其應用于鋰離子電池負極材料中。由于碳層的體積緩沖效應與較

3、高的電導率，包碳后的Co2SnO4@C復合納米顆粒以及Zn2SnO4@C復合納米棒負極材料與未包碳的納米材料相比其循環性能有了較大的改善。
　　(2)采用層層包覆的思想，通過水熱反應結合后續的熱處理合成了Co3O4@SnO2@C復合納米棒并將其應用于鋰離子電池負極材料中。由于碳層的體積緩沖效應與較高的電導率，包碳后的Co3O4@SnO2@C復合納米棒負極材料與未包碳的納米棒相比其循環性能有了較大的改善。
　　(3)采用化學氣

4、相沉積與射頻濺射的方法合成了CoO-Cu復合納米棒以及CoO-NiSi復合納米線陣列電極并將其應用于鋰離子電池負極材料中。由于其獨特的一維陣列化結構導致的充足的體積緩沖空間與較高的電導率，上述復合納米陣列電極與平板電極相比其大電流下循環性能有了極大的改善。
　　(4)采用油胺中原位生長的方法合成了高負載率的CoO-graphene復合納米材料并將其應用于鋰離子電池負極材料中。由于石墨烯復合結構的體積緩沖效應與極高的電導率，制備的C

5、oO-graphene(9∶1)復合納米材料表現出優異的循環性能與極高的質量比容量，同時在大電流下電池的快速充放電性能也獲得了較大的提高。
　　(5)采用油胺共還原法合成了一系列不同組分的Rh-Pd合金納米枝晶以及Pt-Cu合金納米晶并將其作為催化劑應用于甲醇氧化與氧還原反應中。我們發現還原速率以及表面活性劑對于特定形貌納米晶的成功合成起到至關重要的作用。由于它們獨特的具有高指數晶面的微觀結構以及雙金屬間的協同作用，上述合金納米晶

6、表現出優于商用鉑碳催化劑的催化活性與穩定性。
　　(6)采用油胺中共還原法合成了一系列不同尺寸的Pd-Cu合金納米顆粒并將其制成了Pd-Cu/C催化劑。我們發現通過控制反應中加入十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）的量能夠實現對Pd-Cu產物尺寸的調控。我們同時還發現三辛基氧磷(TOPO)作為絡合劑對于單分散合金納米顆粒的成功合成起到至關重要的作用。由于其均勻的合金結構與較大的比表面積，Pd-Cu/C催化劑期望能在甲酸氧化反應中表現出