本文選題：過渡金屬化合物 + 納米結構��； 參考：《西北大學》2015年碩士論文

【摘要】：當今世界的能源越來越緊缺,環(huán)境污染也越來越嚴重,而發(fā)展新型能源材料是解決能源危機和環(huán)境污染的一條有效途徑。其中過渡金屬化合物因為具有特殊的的外層價電子,而產生了奇特的物理和化學性質,所以其在催化、電化學、傳感、磁性以及吸附等領域都有著廣泛應用。最近將具有新穎形貌的過渡金屬化合物納米結構,如氫氧化物、氧化物、碳化物和硫化物等,應用于電化學儲能方面的研究受到了大家的廣泛關注。本論文主要采用簡單的水熱反應和高溫煅燒的方法制備了形貌和結構可調的過渡金屬化合物納米材料(Ni(OH)2納米片、CoO納米線、Mo2C納米線等)。將以上這些納米結構材料用作超級電容器電極或鋰離子電池的陽極材料,均表現(xiàn)出了良好的電化學儲能效果。本文研究的具體內容主要包括以下三個部分：1：通過簡單的水熱方法及后續(xù)的二次水熱或煅燒分別得到了由分層多孔Ni(OH)2納米片組裝的Ni/Ni(OH)2雜化結構和NiO納米鏈。在整個實驗過程中,控制還原劑N2H4·H2O的加入量是控制前軀體Ni納米鏈形貌的關鍵,也就控制了隨后的Ni/Ni(OH)2雜化結構和NiO納米鏈的形貌。然后,通過XRD、SEM、FETEM、TEM、BET和FTIR等測試手段分析了Ni/Ni(OH)2雜化結構和NiO納米鏈的結構和形貌。所合成的Ni/Ni(OH)2雜化結構和NiO納米鏈用作超級電容器的電極,可表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。其中Ni/Ni(OH)2雜化電極在電流密度為2Ag-1下可獲得高達3247 F g-1的比容量；NiO納米鏈電極在電流密度為1Ag1時的比容量可以達到413Fg-1。目前這種合成方法具有簡單、高效和環(huán)境友好等優(yōu)點。2：采用簡單的水熱法合成了Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2,通過調節(jié)實驗的pH可獲得不同形貌的Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O。我們將尺寸較小的Co(CO3)0.5(OH)·0.11H2O前軀體分別在管式爐和馬弗爐中高溫煅燒得到了CoO納米線和Co304納米線。將CoO納米線和Co3O4納米線作為鋰離子電池的陽極材料,均取得了一定儲鋰效果。在0.1 C的電流密度下,CoO納米線和C0304納米線的首圈比容量分別為850 mAh g-1和1027 mAh g-1。3：利用簡單水熱法制備得到了MoO3-EDA,通過調節(jié)水熱溫度,可以得到不同形貌的MoO3-ED A。將前軀體MoO3-EDA納米線在通有H2-Ar混合氣的管式爐中煅燒可得到Mo2C納米線；將不同形貌的前軀體MoO3-EDA與不同的硫源分別進行水熱反應,可獲得不同形貌的MOS2。我們通過XRD、SEM、TEM、BET和FTIR等表征手段分析了前軀體MoO3-EDA、Mo2C納米線以及MoS2納米線和顆粒的結構和形貌。分析對比后,分別將Mo2C納米線和MoS2納米線用作鋰離子電池的陽極材料,其首圈比容量分別為1037mAhg-1和743mAhg-1。
[Abstract]:Nowadays, energy is becoming more and more scarce and environmental pollution is becoming more and more serious in the world, and the development of new energy materials is an effective way to solve the energy crisis and environmental pollution. Transition metal compounds have been widely used in the fields of catalysis, electrochemistry, sensing, magnetism and adsorption because of their unique physical and chemical properties due to their special outer valence electrons. Recently, nanostructures of transition metal compounds with novel morphologies, such as hydroxides, carbides and sulphides, have attracted much attention in electrochemical energy storage. In this paper, a simple hydrothermal reaction and high temperature calcination method were used to prepare transition metal compound nanomaterials, such as NiOH2 nanowires and Mo2C nanowires, which have adjustable morphology and structure. These nanostructured materials were used as anode materials for supercapacitor electrodes or lithium ion batteries, and showed good electrochemical energy storage effect. The main contents of this paper are as follows: 1: through simple hydrothermal method and subsequent secondary hydrothermal or calcination, the Ni/Ni(OH)2 hybrid structure and NiO nanowires assembled by layered porous Ni(OH)2 nanoparticles are obtained respectively. In the whole experiment, controlling the amount of reducing agent N2H4 H2O is the key to controlling the morphology of the precursor Ni nanochain, which controls the subsequent Ni/Ni(OH)2 hybrid structure and the morphology of the NiO nanochain. Then, the structure and morphology of Ni/Ni(OH)2 hybrid structure and NiO nanochain were analyzed by means of XRDX SEMX FETEM Tem BET and FTIR. The synthesized Ni/Ni(OH)2 hybrid structure and NiO nanochains can be used as electrodes for supercapacitors and exhibit excellent electrochemical performance. The specific capacity of Ni/Ni(OH)2 hybrid electrode can reach 413Fg-1 when the current density is 1Ag1, and the specific capacity of nio nanochain electrode is up to 3247 F g ~ (-1) when the current density is 2Ag-1. At present, this method has the advantages of simplicity, high efficiency and environmental friendliness. Coco _ (3) O _ (0.5) O _ (2) 0.11H _ (2) has been synthesized by a simple hydrothermal method. By adjusting the pH of the experiment, different morphologies of Coco _ (3) O _ (3) O _ (0.5) O _ (H) 0.11H _ 2O can be obtained. The CoO nanowires and Co304 nanowires were obtained by calcining the smaller COCO3 (0.5) OH) 0.11H2O precursors in a tube furnace and a muffle furnace at high temperatures, respectively. Both CoO nanowires and Co3O4 nanowires were used as anode materials for lithium ion batteries. The first cycle specific capacities of CoO nanowires and C0304 nanowires were 850 mAh g-1 and 1027 mAh g-1.3 at current density of 0.1C, respectively. Moo _ 3-EDAs were prepared by a simple hydrothermal method. Different morphologies of MoO3-ED A were obtained by adjusting the hydrothermal temperature. The Mo2C nanowires can be obtained by calcining the precursor MoO3-EDA nanowires in a tubular furnace with H2-Ar mixture, and MOS2 with different morphologies can be obtained by hydrothermal reaction of the precursor MoO3-EDA with different sulfur sources. The structure and morphology of the precursor MoO3-EDA-Mo2C nanowires and MoS2 nanowires and particles were characterized by XRDD-SEMMO-TEMT-BET and FTIR. After analysis and comparison, Mo2C nanowires and MoS2 nanowires were used as anode materials for lithium-ion batteries, and the first cycle specific capacities were 1037mAhg-1 and 743mAhg-1, respectively.
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

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