通過堿液水熱法制備TiO₂納米管（TiO₂-NTs）前驅體,并將其與氧化石墨烯復合得到二氧化鈦納米管/還原氧化石墨烯（TiO₂-NTs/rGO）復合材料。利用X射線衍射儀（XRD）,透射電子顯微鏡（TEM）,電化學測試等分析技術對復合物進行表征。結果表明:復合物中TiO₂-NTs晶相為B型（TiO₂（B））,其管徑約為25³0nm;與單純TiO₂-NTs相比,石墨烯負載的TiO₂-NTs的倍率性能和循環(huán)性能都得到顯著改善,在放電倍率為1C（335mA/g）時,TiO₂-NTs/rGO和TiO₂-NTs首次放電容量分別為258.5mAh/g和214.9mAh/g;電化學阻抗譜測試顯示,復合材料的電荷轉移電阻明顯小于純相TiO₂-NTs。 

【文章來源】：材料工程. 2017,45(12)北大核心EICSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

圖３離子置換后的ＴｉＯ２－ＮＴｓ前驅體的ＳＥＭ圖Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆＴｉＯ２－ＮＴｓｐｒｅｃｕｒｓｏｒａｆｔｅｒｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅ

析可知，復合物中ＴｉＯ２－ＮＴｓ為空心結構，單根管徑約為２５～３０ｎｍ，多根管聚集成管束后直徑為２００～３００ｎｍ。ＳＥＭ及ＴＥＭ顯示，經過熱處理之后，ＴｉＯ２－ＮＴｓ的形貌主要取決于其離子置換后的前驅體。與石墨烯復合后，如圖４（ｂ）所示，ＴｉＯ２－ＮＴｓ負載在褶皺的石墨烯的圖３離子置換后的ＴｉＯ２－ＮＴｓ前驅體的ＳＥＭ圖Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆＴｉＯ２－ＮＴｓｐｒｅｃｕｒｓｏｒａｆｔｅｒｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅ圖４ＴｉＯ２－ＮＴｓ（ａ）和ＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ復合材料（ｂ）的ＴＥＭ圖Ｆｉｇ．４ＴＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＴｉＯ２－ＮＴｓ（ａ）ａｎｄＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（ｂ）９５

浸潤能力，另外石墨烯能夠提高電極材料的電子導電性，從而加速了電荷遷移速率，使得復合材料的倍率性能得到改善。當電池的電流由高倍率減小到小倍率（０．２Ｃ）時，ＴｉＯ２－ＮＴｓ和ＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ的可逆容量均恢復，表明ＴｉＯ２－ＮＴｓ和ＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ的電化學性能較穩(wěn)定。從倍率性能對比可知，石墨烯的加入顯著地改善了材料電化學性能，尤其是高倍率性能。圖６為ＴｉＯ２－ＮＴｓ和ＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ復合物的循圖５ＴｉＯ２－ＮＴｓ和ＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ不同倍率性能Ｆｉｇ．５ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｔｅｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆＴｉＯ２－ＮＴｓａｎｄＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ環(huán)伏安曲線。由圖６可見，曲線中的一對氧化還原峰對應于Ｌｉ＋在材料中的脫出和嵌入。當掃描速率為０．２ｍＶ／ｓ時，兩個樣品均出現(xiàn)了一對氧化還原峰，這是ＴｉＯ２（Ｂ）儲鋰的贗電容行為［１３］，電化學反應可以表示為：ＴｉＯ２＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ－→ＬｉｘＴｉＯ［１４］２。此外，還發(fā)現(xiàn)ＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ的氧化還原峰電位差為８０ｍＶ，小于ＴｉＯ２－ＮＴｓ的１００ｍＶ，表明Ｌｉ＋在石墨烯負載后的ＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ復合物中嵌入／脫出的可逆性更好，這歸因于石墨烯的引入改善了電極材料電化學過程，這與倍率測試的結果相一致。隨著掃描速率增大，兩種材料的氧化還原峰的峰電位差均逐漸增大，表明電極極化增加。但是在相同的掃描速率下，ＴｉＯ２－ＮＴｓ／ｒＧＯ極化小于


本文編號：3425355