聚合物對鎢摻雜釩氧化物納米材料結構與電化學性能影響的研究.pdf

1、層狀結構的釩基氧化物低維納米材料以及聚合物對釩基氧化物插層的納米復合材料是目前研究得非常廣泛的一類正極材料。作為鋰電池電極材料，納米材料由于具有顯著的納米尺寸效應，而納米復合材料插層聚合物與釩基氧化物在分子水平上相互作用并產生協同效應，從而使它們綜合性能得到提高。本文以鎢摻雜的V3O7·nH2O納米帶和PANI、PEO分別或共同插層釩鎢氧化物的納米復合材料作為研究對象，利用XRD、TG、IR、SEM、TEM、電池測試系統和循環伏安法等現

2、代測試方法，對上述納米材料的結構和性能進行了表征與分析。主要的研究內容和結果如下： ㈠采用模板水熱法成功合成了長為幾個到十幾微米、寬和厚分別為200～230nm和70～90 nm并且橫截面為矩形的鎢摻雜V3O7·nH2O納米帶，其生長方向為[210]。納米帶形貌良好，且轉化率高達100％。討論了模板劑和還原劑等條件對納米帶物相結構和形貌的影響。研究證實了鎢元素的成功摻雜，且該納米帶仍然為單相，物相可以用分子式W0.3V2.7O7

3、-σ·0.55H2O來表示。當采用鎢摻雜V3O7·nH2O納米帶為電極時，首次放電比容量高達301 mAh/g，明顯高于純的V3O7·nH2O納米帶電極，且循環5次后在接下來的30次循環過程中的容量保持率高達91.2％。另外，該納米材料在鋰離子的嵌入/脫出過程具有良好的可逆性能。通過分析鎢摻雜前后所引起的釩基氧化物納米帶的結構和電化學性能之間的變化關系，進一步闡述了鎢摻雜的作用機理。 ㈡采用單體預插層法和溶液插層法分別制備PAN

4、I、PEO分別或共同插層釩鎢氧化物主體材料的三種納米復合材料。通過對這些納米復合材料的結構表征和性能測試，探討了PANI和PEO這兩種聚合物分別和共同插層時對釩鎢氧化物的結構和電化學性能的影響的不同之處。研究發現，PEO插層對主體材料層間距的影響非常顯著，而PANI插層則能夠明顯影響材料的價鍵和形貌結構并取代層間水的位置。PANI和PEO共同插層的納米復合材料和PANI、PEO分別插層釩鎢氧化物的兩種納米復合材料的首次放電比容量依次為2