在室溫下通過離子交換過程,快速制備雙殼層中空氧化銅/硫化銅（CuO/Cu_xS_y）八面體材料。通過調(diào)節(jié)硫化時間,雙殼層中空CuO/Cu_xS_y八面體的形貌和硫化物/氧化物組成發(fā)生改變,進而影響其電化學(xué)性能。通過XRD,SEM,TEM和XPS對該八面體的形貌結(jié)構(gòu)進行測試分析。測試表明該中空結(jié)構(gòu)具有相互交叉的Cu_xS_y納米片構(gòu)成的外殼和位于八面體內(nèi)部的CuO核層部分。雙殼層中空CuO/Cu_xS_y八面體的獨特結(jié)構(gòu)和CuO,Cu_xS_y之間的協(xié)同效應(yīng)有利于材料的電化學(xué)過程。當硫化時間為6 h時雙殼層中空CuO/Cu_xS_y八面體在1 A·g^-1的電流密度下具有高達413.6 F·g^-1的比電容,并且其在20 A·g^-1的電流密度下具有較好的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。 

【文章來源】：材料工程. 2020,48(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

用CTAB作為表面活性劑制備Cu-Pre(a)和不同反應(yīng)時間下雙殼層中空CuO/CuxSy八面體(b)的XRD圖譜

實驗制備的前驅(qū)體和雙殼層中空CuO/CuxSy八面體材料的形貌結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。在化學(xué)浴沉積過程,前驅(qū)體為典型的八面體結(jié)構(gòu)且表面光滑(圖2)。隨后在室溫下的Na2S水溶液中,前驅(qū)體經(jīng)過離子交換過程轉(zhuǎn)化成CuO/CuxSy。在圖3(a)～(c)中,當硫化時間2 h時,可以看出雙殼層中空CuO/CuxSy為八面體結(jié)構(gòu)。CuO/CuxSy八面體尺寸約為2～5 μm(圖3(a)),表面粗糙且具有中空結(jié)構(gòu)。進一步觀察發(fā)現(xiàn),這些單分散八面體表面由厚度約為15～30 nm的交錯納米片狀結(jié)構(gòu)組成(圖3(b),(c))。當反應(yīng)時間達到4,6,8 h和12 h時,復(fù)合材料仍保持八面體結(jié)構(gòu),但是表面的硫化物納米片厚度增加;隨著反應(yīng)時間增加,八面體結(jié)構(gòu)外殼層增厚而尺寸變大。在反應(yīng)12 h(圖3(m))時,單個八面體骨架的直徑約為5～6 μm。如圖3(o)所示,單個交錯的納米片厚度約為90 nm。這可能是由于離子交換過程中前驅(qū)體不斷被刻蝕,與硫離子反應(yīng)生成硫化物而沉積在其表面;隨著反應(yīng)時間的增加,內(nèi)部被刻蝕而向外遷移形成中空結(jié)構(gòu)。外層的硫化物納米片隨著反應(yīng)進行而進一步生長成致密的外層。圖3 在不同反應(yīng)時間下制備的雙殼層中空CuO/CuxSy八面體材料的SEM圖像

在不同反應(yīng)時間下制備的雙殼層中空CuO/CuxSy八面體材料的SEM圖像


本文編號：3249200