去合金化制備納米多孔雙金屬氧化物及其電化學性能研究.pdf

1、納米多孔材料因其極大的比表面積、穩定的雙連續結構、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應等特性，賦予其優異的物理、化學及力學性能，使其在催化、傳感、燃料電池、生物醫學、微流體、微觀力學等領域具有巨大的應用前景。本論文旨在通過去合金化對過渡態金屬氧化物進行多孔化構造和復合化設計以提高其作為贗電容電極材料的電化學性能和穩定性。本論文主要采用不同種類及成分的三元合金去合金化制備多孔合金，然后退火獲得具有三維雙連續納米多孔結構的雙金屬氧化物，并

2、考察其電化學性能。
　　通過真空熔煉與快速凝固獲得不同成分的Ni-Co-Al合金由不同相組成。其去合金化需較高的Al臨界閾值，合金相組成對去合金化有重要影響，含有Al70Co15Ni15三元準晶相的Ni10Co20Al70和 Ni6.7Co13.3Al80合金不能完全去合金化，由α-Al與 Al9Co2兩相的Ni3.3Co6.7Al90和 Ni1.7Co3.3Al95合金在兩相協同腐蝕下，去合金化獲得厚度約10~20 nm片狀骨架

3、結構的雙連續納米多孔結構，其中Ni1.7Co3.3Al95合金較 Ni3.3Co6.7Al90合金獲得的骨架尺寸和孔隙尺寸更為細小，經350℃退火處理獲得三維雙連續的納米多孔 NiCo2O4，在1 A·g-1電流密度下，兩者比容量分別達755 F·g-1和663 F·g-1，當電流密度增加至20 A·g-1，其比容保持率分別達76.6％和73.6%，在4 A·g-1電流密度下循環充放電1000次，其比容保持率可達93.9%和95.5%，

4、良好的循環穩定性益于三維雙連續的多孔結構賦予電極材料良好的機械穩定性。
　　合金成分與相組成對 Ni-Mo-Al合金去合金化同樣具有重要影響，含有三元相Al7.51Mo1.07Ni1.42的Ni15Mo15Al70和 Ni10Mo10Al80合金未能獲得理想雙連續納米多孔結構，由α-Al相與 Al3Ni相組成 Ni5Mo5Al90和Ni2.5Mo2.5Al95合金在兩相協同腐蝕下，獲得的雙連續納米多孔結構，M o元素對去合金化具有

5、釘扎作用，可減小多孔合金的骨架尺寸和孔隙尺寸。經600℃退火處理獲得三維雙連續的納米多孔NiMoO4，其在1 A·g-1電流密度下，比容量分別達708 F·g-1和618 F·g-1，當電流密度增加至20 A·g-1，其比容保持率分別達57.1%和55.0%，在4 A·g-1電流密度下循環充放電1000次，其比容保持率可達91.2%和90.7%，表現出良好的電化學性能和循環穩定性。
　　Ni3.3Co6.7Mn90前驅體合金條帶為

6、 Mn相單相固溶體合金，經 NH4Cl溶液去合金化可獲得三維雙連續的納米多孔 Ni-Co合金，其骨架尺寸約為40~80 nm，孔徑尺寸約為30~50nm。退火后，保留了三維雙連續納米多孔形貌，形成多晶態納米多孔NiCo2O4，其在1 A·g-1電流密度比容量達674 F·g-1，當電流密度增加至20 A·g-1，其比容保持率達72.0%。在4 A·g-1電流密度下循環充放電1000次，其比容保持率達92.9%，表現出良好的電化學循環穩定