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、成本低和穩定性好等優點，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化，從而實現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。本實驗發現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表征發現組成花狀多級結構的納米片上布滿了許多不規則的小孔，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，而微球無坍塌現象。將退火后得到的納米