本文關(guān)鍵詞：納米結(jié)構(gòu)釩氧化物粉末的制備與性能研究

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【摘要】：五氧化二釩納米材料及其衍生物由于存在特有的層狀結(jié)構(gòu),作為電極材料一直以來被人們廣泛研究。它具有優(yōu)良的電學(xué)特性,在納米器件中存在較大的潛在應(yīng)用可能,有關(guān)釩氧化物的相關(guān)問題已經(jīng)成為當(dāng)今納米技術(shù)研究的熱點。因此,研究不同生長條件下V_2O_5材料的合成,從基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用的角度均具有重要的意義。材料的性能在很大程度上取決于材料的形貌和結(jié)構(gòu),因此對氧化釩材料的形貌和結(jié)構(gòu)的控制生長尤為重要。本文利用無模板簡單水熱法,通過控制實驗條件和參數(shù),成功制備了多種維度的納米五氧化二釩材料,再用XRD、SEM等測試手段對微觀形貌進(jìn)行表征,并嘗試解釋了所制得的納米氧化物的形成原因,總結(jié)了各條件對于產(chǎn)物形貌的影響規(guī)律,最后利用電化學(xué)工作站測試了V_2O_5納米材料作為超級電容器電極的電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下:(1)以偏釩酸銨為釩源,溶劑水和乙醇作為變化條件,通過變化兩種溶劑的比例,合成了納米花球、納米中空球、納米紡錘體、納米棒等五氧化二釩納米材料,然后在不同種類的酸化條件下,比較了單純以水和乙醇為溶劑時,生成產(chǎn)物的形貌特點,總結(jié)了溶劑對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。(2)以偏釩酸銨為釩源,硝酸和草酸為pH調(diào)節(jié)酸,分別在水和乙醇環(huán)境下添加各種添加劑進(jìn)行對比實驗,包括加入CTAB、SDS、CMC在水環(huán)境下的對比實驗,加入PVP和H_2O_2在水環(huán)境下的對比實驗;加入THF在水和乙醇環(huán)境下的對比試驗等。分析總結(jié)了添加劑的作用規(guī)律,給出了可能的作用機理。(3)以偏釩酸銨為釩源,NaOH為pH調(diào)節(jié)堿,在酸性、中性、堿性條件下合成了交叉片球、堆疊片、樹枝狀五氧化二釩納米材料。在堿性環(huán)境下通過添加SDS得到超長納米纖維和龍尾狀五氧化二釩,并給出了生長機理。(4)測試了對納米花球、納米顆粒、納米線、納米棒等幾種典型形貌的五氧化二釩材料作為超級電容器電極的電化學(xué)性能。測試方法包括循環(huán)伏安法(CV)和恒電流充放電法(GCD)。各種形貌展示出的特點既有共性又有特性,一維納米棒狀材料因其獨特的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出最優(yōu)異的電化學(xué)綜合性能。
【關(guān)鍵詞】：水熱法 V_2O_5 納米材料 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TQ135.11
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 納米材料概述9-12
• 1.1.1 納米科技9
• 1.1.2 納米科技的發(fā)展9
• 1.1.3 納米材料的分類9-10
• 1.1.4 納米材料的基本特性10-11
• 1.1.5 納米材料的制備方法11-12
• 1.2 水熱合成方法12-14
• 1.2.1 定義12
• 1.2.2 發(fā)展12
• 1.2.3 水熱法分類12-13
• 1.2.4 合成過程13
• 1.2.5 優(yōu)勢13-14
• 1.3 納米氧化釩14-16
• 1.3.1 概述14-15
• 1.3.2 應(yīng)用15-16
• 1.3.3 研究進(jìn)展16
• 1.4 超級電容器16-18
• 1.4.1 分類16-17
• 1.4.2 特點17-18
• 1.4.3 應(yīng)用18
• 1.5 電極材料釩氧化物18-19
• 1.6 論文的選題背景、研究目的和主要內(nèi)容19-21
• 1.6.1 論文的選題背景19
• 1.6.2 論文的研究目的19
• 1.6.3 論文的主要內(nèi)容19-21
• 2 實驗制備與分析測試方法21-25
• 2.1 實驗材料21
• 2.2 實驗設(shè)備21-22
• 2.3 實驗過程22
• 2.4 表征方法22-23
• 2.4.1 X射線衍射分析(XRD)22
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)22-23
• 2.5 電化學(xué)性能測試23-25
• 2.5.1 電極的制備與組裝23-24
• 2.5.2 循環(huán)伏安法測試(CV)24
• 2.5.3 恒流充放電測試(GCD)24-25
• 3 利用不同溶劑合成釩氧化物25-39
• 3.1 實驗所用儀器及設(shè)備25
• 3.2 不同的溶劑配比對產(chǎn)物的影響25-30
• 3.2.1 實驗制備26
• 3.2.2 物相分析26-27
• 3.2.3 微觀形貌分析與討論27-30
• 3.3 不同的酸化條件下的溶劑對比試驗30-38
• 3.3.1 實驗制備31
• 3.3.2 物相分析31-32
• 3.3.3 形貌檢測32-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 4 利用不同添加劑合成釩氧化物39-53
• 4.1 以HNO_3作為pH值調(diào)節(jié)酸39-46
• 4.1.1 不加任何添加劑的對比實驗39-40
• 4.1.2 加各種表面活性劑的對比40-43
• 4.1.3 H_2O_2和PVP的影響43-46
• 4.2 以H_2C_2O_4作為pH值調(diào)節(jié)酸46-51
• 4.2.1 水環(huán)境下的水熱合成46-48
• 4.2.2 乙醇環(huán)境下的水熱合成48-51
• 4.3 本章小結(jié)51-53
• 5 酸堿度對合成釩氧化物的影響53-61
• 5.1 實驗儀器與試劑53
• 5.2 不同pH條件下的對比反應(yīng)53-57
• 5.2.1 實驗制備53-54
• 5.2.2 物相分析54-55
• 5.2.3 形貌分析55-56
• 5.2.4 分析討論56-57
• 5.3 堿性條件下加入添加劑的反應(yīng)57-60
• 5.3.1 實驗制備57-58
• 5.3.2 物相分析58
• 5.3.3 形貌分析與討論58-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 6 電化學(xué)性能測試61-69
• 6.1 循環(huán)伏安測試61-65
• 6.1.1 不同速率下的循環(huán)伏安曲線61-64
• 6.1.2 擴(kuò)散系數(shù)對比64-65
• 6.2 恒電流充放電測試65-68
• 6.2.1 不同形貌的GCD對比65-66
• 6.2.2 不同電流密度下的比電容66-68
• 6.3 本章小結(jié)68-69
• 7 結(jié)論與展望69-71
• 7.1 結(jié)論69
• 7.2 展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 附錄79
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文79

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