滴加速率對TiO 2 /RGO復合材料結構和儲鈉性能的影響
發(fā)布時間：2021-01-01 20:39
以鈦酸丁酯為前驅(qū)物,無水乙醇為溶劑,采用溶膠-凝膠法和熱處理法制備了鈉離子電池TiO2/還原氧化石墨烯復合負極材料（TiO2/RGO）,研究了溶膠-凝膠法過程中反應物鈦酸丁酯滴加速率對TiO2/RGO復合材料形貌結構及儲鈉性能的影響。結果表明,TiO2/RGO復合材料由銳鈦礦相TiO2和還原氧化石墨烯組成,TiO2富集在RGO片層邊緣。電化學測試結果表明,隨著滴加速率的增大,首次放電比容量和庫倫效率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;當?shù)渭铀俾蕿?.0mL/min時,TiO2/RGO復合材料具有良好的儲鈉性能,在1C(1C=20mA·g-1)倍率下首次放電比容量和庫倫效率分別為140.14mAh·g-1和27.92%,具有良好的循環(huán)和倍率性能。
【文章來源】：材料導報. 2017年10期 北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
圖１不同滴加速率下制備的ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料ＸＲＤ譜圖Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＴｉＯ２／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
逐漸減弱，半峰寬逐漸增大，說明ＴｉＯ２晶粒尺寸逐漸減校用謝樂方程和布拉格方程計算得出樣品的平均晶粒尺寸、ＲＧＯ層間距、層數(shù)（見表１）。圖１不同滴加速率下制備的ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料ＸＲＤ譜圖Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＴｉＯ２／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｒｅｐａｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｏｐｐｉｎｇｒａｔｅｓ由表１可以看出，隨著滴加速率的減慢，ＴｉＯ２粒徑及ＲＧＯ層數(shù)都呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢。２．２表面形貌分析圖２是不同滴加速率下合成的ＴｉＯ２／ＲＧＯ負極材料的ＳＥＭ圖像。由圖２可見，在ＲＧＯ片層的褶皺和邊緣處富集了大量的微小顆粒狀物質(zhì)，這些微小顆粒可能是沉積的納米ＴｉＯ２。由于滴加速率不同，復合材料的形貌有所差異，滴加速率較快時，顆粒狀物質(zhì)在ＲＧＯ片層邊緣較為密集；滴加速度較慢時，顆粒狀物質(zhì)分散較均勻且團聚現(xiàn)象減少。滴加速率快很容易造成鈦酸丁酯局部水解過快而使膠凝生成沉圖２不同滴加速率下制備的ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＴｉＯ２／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｒｅｐａｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｏｐｐｉｎｇｒａｔｅｓ·２·材料導報Ｂ：研究篇２０１７年５月（Ｂ）第３１卷第５期
淀［１３］，造成ＴｉＯ２在ＲＧＯ片層上分布不均。納米ＴｉＯ２均勻分散在ＲＧＯ的三維導電網(wǎng)絡中時，復合結構能夠緩沖電極在充放電過程中不斷結構轉(zhuǎn)化（脫嵌）帶來的體積膨脹和收縮，阻止納米粒子及ＲＧＯ片層的團聚，將大大改善材料的循環(huán)穩(wěn)定性［９］。２．３表面積分析圖３為ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料的比表面積測試結果，滴加速率為６．０ｍＬ／ｍｉｎ時，比表面積僅為２７９．３０ｍ２／ｇ，滴加速率為１．０ｍＬ／ｍｉｎ時，比表面積達到３５０．５２ｍ２／ｇ，滴加速率為０．３ｍＬ／ｍｉｎ時，比表面積為４６６．３７ｍ２／ｇ。由圖３可知，隨著滴加速率的減慢，復合材料的比表面積呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，可能是因為鈦酸丁酯滴加速率較慢時，二氧化鈦分散較均勻，團聚現(xiàn)象逐漸減弱，ＴｉＯ２粒徑減小，使得比表面積增大，這與ＸＲＤ結果相吻合。圖３不同滴加速率下的ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料的比表面積Ｆｉｇ．３ＢＥＴｄｉａｇｒａｍｓｏｆＴｉＯ２／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｏｐｐｉｎｇｒａｔｅｓ２．４ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料的形成過程根據(jù)ＸＲＤ、ＳＥＭ及比表面積測試結果，推理得出ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料合成主要包括以下６個步驟（見圖４）：（１）ＧＯ表面含有大量的親水性含氧官能團，在乙醇水溶液超聲分散的過程中，ＧＯ片層被水分子拉開，從而增大了ＧＯ的層間距。（２）鈦酸丁酯在ＧＯ懸浮液中水解生成ＴｉＯ２膠粒，膠粒在溶液中作無規(guī)則運動，即布朗運動。（３）滴加速率
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fe2O3/rGO納米復合物的制備及其儲鋰和儲鈉性能[J]. 李婷,龍志輝,張道洪. 物理化學學報. 2016(02)
[2]多孔碳納米片的合成及在鈉離子電池中的應用[J]. 張京飛,陸靜,楊曉宇,黃韻迪,徐林,孫冬梅,唐亞文. 電化學. 2015(06)
[3]氫氧化鎳納米線/三維石墨烯復合材料的制備及其電化學性能[J]. 陳陽,張梓瀾,隋志軍,劉芝婷,周靜紅,周興貴. 物理化學學報. 2015(06)
[4]還原氧化石墨烯/TiO2復合材料在鈉離子電池中的電化學性能[J]. 許婧,楊德志,廖小珍,何雨石,馬紫峰. 物理化學學報. 2015(05)
[5]鈉離子電池負極材料[J]. 何菡娜,王海燕,唐有根,劉又年. 化學進展. 2014(04)
[6]溶膠-凝膠法制備TiO2凝膠的影響因素及方法改進[J]. 楊依隆,辛秀蘭,胡代強,秦省軍. 北京工商大學學報(自然科學版). 2007(03)
博士論文
[1]金屬硫化物—石墨烯復合物的微波法制備及其在鈉離子電池負極的應用[D]. 秦偉.華東師范大學 2016
碩士論文
[1]鈉離子電池負極材料Na2Ti3O7@CNT的制備及電化學性能研究[D]. 楊中華.蘇州大學 2015
本文編號：2951959
【文章來源】：材料導報. 2017年10期 北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
圖１不同滴加速率下制備的ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料ＸＲＤ譜圖Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＴｉＯ２／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
逐漸減弱，半峰寬逐漸增大，說明ＴｉＯ２晶粒尺寸逐漸減校用謝樂方程和布拉格方程計算得出樣品的平均晶粒尺寸、ＲＧＯ層間距、層數(shù)（見表１）。圖１不同滴加速率下制備的ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料ＸＲＤ譜圖Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＴｉＯ２／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｒｅｐａｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｏｐｐｉｎｇｒａｔｅｓ由表１可以看出，隨著滴加速率的減慢，ＴｉＯ２粒徑及ＲＧＯ層數(shù)都呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢。２．２表面形貌分析圖２是不同滴加速率下合成的ＴｉＯ２／ＲＧＯ負極材料的ＳＥＭ圖像。由圖２可見，在ＲＧＯ片層的褶皺和邊緣處富集了大量的微小顆粒狀物質(zhì)，這些微小顆粒可能是沉積的納米ＴｉＯ２。由于滴加速率不同，復合材料的形貌有所差異，滴加速率較快時，顆粒狀物質(zhì)在ＲＧＯ片層邊緣較為密集；滴加速度較慢時，顆粒狀物質(zhì)分散較均勻且團聚現(xiàn)象減少。滴加速率快很容易造成鈦酸丁酯局部水解過快而使膠凝生成沉圖２不同滴加速率下制備的ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＴｉＯ２／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｐｒｅｐａｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｏｐｐｉｎｇｒａｔｅｓ·２·材料導報Ｂ：研究篇２０１７年５月（Ｂ）第３１卷第５期
淀［１３］，造成ＴｉＯ２在ＲＧＯ片層上分布不均。納米ＴｉＯ２均勻分散在ＲＧＯ的三維導電網(wǎng)絡中時，復合結構能夠緩沖電極在充放電過程中不斷結構轉(zhuǎn)化（脫嵌）帶來的體積膨脹和收縮，阻止納米粒子及ＲＧＯ片層的團聚，將大大改善材料的循環(huán)穩(wěn)定性［９］。２．３表面積分析圖３為ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料的比表面積測試結果，滴加速率為６．０ｍＬ／ｍｉｎ時，比表面積僅為２７９．３０ｍ２／ｇ，滴加速率為１．０ｍＬ／ｍｉｎ時，比表面積達到３５０．５２ｍ２／ｇ，滴加速率為０．３ｍＬ／ｍｉｎ時，比表面積為４６６．３７ｍ２／ｇ。由圖３可知，隨著滴加速率的減慢，復合材料的比表面積呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，可能是因為鈦酸丁酯滴加速率較慢時，二氧化鈦分散較均勻，團聚現(xiàn)象逐漸減弱，ＴｉＯ２粒徑減小，使得比表面積增大，這與ＸＲＤ結果相吻合。圖３不同滴加速率下的ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料的比表面積Ｆｉｇ．３ＢＥＴｄｉａｇｒａｍｓｏｆＴｉＯ２／ＲＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｏｐｐｉｎｇｒａｔｅｓ２．４ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料的形成過程根據(jù)ＸＲＤ、ＳＥＭ及比表面積測試結果，推理得出ＴｉＯ２／ＲＧＯ復合材料合成主要包括以下６個步驟（見圖４）：（１）ＧＯ表面含有大量的親水性含氧官能團，在乙醇水溶液超聲分散的過程中，ＧＯ片層被水分子拉開，從而增大了ＧＯ的層間距。（２）鈦酸丁酯在ＧＯ懸浮液中水解生成ＴｉＯ２膠粒，膠粒在溶液中作無規(guī)則運動，即布朗運動。（３）滴加速率
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fe2O3/rGO納米復合物的制備及其儲鋰和儲鈉性能[J]. 李婷,龍志輝,張道洪. 物理化學學報. 2016(02)
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[3]氫氧化鎳納米線/三維石墨烯復合材料的制備及其電化學性能[J]. 陳陽,張梓瀾,隋志軍,劉芝婷,周靜紅,周興貴. 物理化學學報. 2015(06)
[4]還原氧化石墨烯/TiO2復合材料在鈉離子電池中的電化學性能[J]. 許婧,楊德志,廖小珍,何雨石,馬紫峰. 物理化學學報. 2015(05)
[5]鈉離子電池負極材料[J]. 何菡娜,王海燕,唐有根,劉又年. 化學進展. 2014(04)
[6]溶膠-凝膠法制備TiO2凝膠的影響因素及方法改進[J]. 楊依隆,辛秀蘭,胡代強,秦省軍. 北京工商大學學報(自然科學版). 2007(03)
博士論文
[1]金屬硫化物—石墨烯復合物的微波法制備及其在鈉離子電池負極的應用[D]. 秦偉.華東師范大學 2016
碩士論文
[1]鈉離子電池負極材料Na2Ti3O7@CNT的制備及電化學性能研究[D]. 楊中華.蘇州大學 2015
本文編號：2951959
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