發(fā)布時間：2017-06-21 12:12

  本文關(guān)鍵詞：過渡金屬氧化物（氧化鎳、氧化鐵）納米結(jié)構(gòu)材料的制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：能源和環(huán)境問題一直以來備受關(guān)注,為滿足日益增長的能源需求,同時避免資源耗竭以及對環(huán)境的破壞,鋰離子電池(LIBs)和光催化技術(shù)應運而生。過渡金屬氧化物(TMOs)在能量儲存與轉(zhuǎn)化、光催化等領(lǐng)域扮演著極為重要的角色。本文采用納米化構(gòu)筑等改性手段,從材料微納結(jié)構(gòu)設(shè)計入手,成功制備了三維級次多孔NiO納米花以及由金屬有機框架(MOFs)衍生的紡錘形Fe2O3/C納米梭,并分別對它們的鋰電性能和光催化性能進行了測試。1.3D級次多孔NiO納米花的合成及其LIBs性能研究我們以Ni(CH3COO)2-4H2o、六亞甲基四胺(HMTA)、P123為原料,采用水熱-熱解兩步合成法成功制備了三維(3D)級次多孔NiO納米花,并對產(chǎn)物的物相和微觀結(jié)構(gòu)進行了詳細的表征。該3D級次NiO納米花是由NiO多孔納米片構(gòu)成,其中,這些納米片是由許多粒徑約為15nm的納米晶構(gòu)成。作為LIBs負極材料,NiO納米花表現(xiàn)出高的比容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。在最初的20圈充放電循環(huán)中,容量沒有任何衰減,保持為1100mAhg-1,循環(huán)50次(電流密度100mA g-1)之后容量還能穩(wěn)定在845mAhg-1。即使在1000mA g-1大電流密度下,放電容量仍可以達到380mAhg'',與商業(yè)化石墨電極比容量相當。NiO納米花LIBs性能的改善主要是由于材料內(nèi)部的多孔和疏松結(jié)構(gòu)可以有效緩沖循環(huán)過程中電極材料的體積變化對材料造成的破壞,同時多孔NiO納米片還能夠縮短Li+擴散距離,增大電極-電解質(zhì)溶液接觸面積,加速Li+在界面的動力學傳輸,最終實現(xiàn)倍率性能的提高。2.基于金屬有機框架化合物Fe-MIL-88B合成紡錘形多孔Fe2O3/C納米梭及其在光催化中的應用我們以FeCl3-6H2o、對苯二甲酸(BDC)、 CH3COOH. NaOH為原料,采取一步沉淀法制備了Fe-MIL-88B金屬有機框架(MOF)前驅(qū)體,隨后將前驅(qū)體在惰性氣氛下熱解,得到紡錘形多孔Fe2O3/C納米梭。經(jīng)FE-SEM、 TEM微結(jié)構(gòu)分析,此Fe2O3/C納米梭長約1.51μm,寬約500nm。產(chǎn)物分散性好,大小均一。每個紡錘形Fe2O3/C納米梭是由許多尺寸小于20nm的納米晶構(gòu)成。這些納米晶在光催化測試中發(fā)揮著重要作用,可以增大材料表面積,增加對染料分子的吸附作用。而且以MOFs作前驅(qū)體惰性氣氛下得到的產(chǎn)物中C與Fe2O3的復合可以起到迅速轉(zhuǎn)移光生電子,防止光生電子和空穴復合的作用,從而可以提高光生載流子濃度,達到提高光催化效率的目的。我們以紡錘形多孔Fe2O3/C納米梭作為催化劑,研究了模擬太陽光光照條件下溶液中亞甲基藍(MB)的降解。測試結(jié)果顯示,當光照210min后,MB降解率達到85.2%,遠遠高于以商業(yè)Fe203和空氣氣氛下煅燒得到的Fe203納米梭作為光催化劑時MB的降解率(僅20%和24.4%)。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 負極 氧化鎳 三氧化二鐵 光催化
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TB383.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 緒論10-29
• 1.1 鋰離子電池簡述11-17
• 1.1.1 鋰離子電池發(fā)展歷史11-12
• 1.1.2 鋰離子電池工作原理12-13
• 1.1.3 鋰離子電池負極儲鋰機制13-16
• 1.1.4 NiO作為鋰離子電池負極研究進展16-17
• 1.2 光催化研究簡述17-22
• 1.2.1 光催化機理18-19
• 1.2.2 Fe_2O_3作為光催化材料研究進展19-22
• 1.3 本論文選題的目的和意義22
• 1.4 參考文獻22-29
• 第二章 3D級次多孔NiO納米花的制備及其鋰電性能研究29-48
• 2.1 引言29-31
• 2.2 實驗部分31-32
• 2.2.1 原料與試劑31
• 2.2.2 制備過程31
• 2.2.3 表征31-32
• 2.2.4 電化學測試32
• 2.3 結(jié)果與討論32-41
• 2.3.1 3D級次多孔NiO納米花的微觀結(jié)構(gòu)32-38
• 2.3.2 3D級次多孔NiO納米花作為鋰離子電池負極的電化學性能38-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 2.5 參考文獻42-48
• 第三章 基于金屬有機框架化合物Fe-MIL-88B合成納米紡錘形多孔Fe_2O_3/C及其光催化性能研究48-64
• 3.1 引言48-50
• 3.2 實驗部分50-51
• 3.2.1 原料與試劑50
• 3.2.2 制備過程50
• 3.2.3 表征50-51
• 3.2.4 光催化測試51
• 3.3 結(jié)果與討論51-58
• 3.3.1 紡錘形多孔Fe_2O_3/C納米梭的微觀結(jié)構(gòu)51-56
• 3.3.2 多孔Fe_2O_3/C納米梭的光催化性能56-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 3.5 參考文獻59-64
• 結(jié)束語64-65
• 致謝65-67
• 攻讀碩士期間己發(fā)表和待發(fā)表的論文67-68
• 附件68

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