CuO/Cu x S y 八面体核壳结构的合成及其电化学性能

发布时间：2021-06-25 12:20

　　在室温下通过离子交换过程,快速制备双壳层中空氧化铜/硫化铜（CuO/Cu_xS_y）八面体材料。通过调节硫化时间,双壳层中空CuO/Cu_xS_y八面体的形貌和硫化物/氧化物组成发生改变,进而影响其电化学性能。通过XRD,SEM,TEM和XPS对该八面体的形貌结构进行测试分析。测试表明该中空结构具有相互交叉的Cu_xS_y纳米片构成的外壳和位于八面体内部的CuO核层部分。双壳层中空CuO/Cu_xS_y八面体的独特结构和CuO,Cu_xS_y之间的协同效应有利于材料的电化学过程。当硫化时间为6 h时双壳层中空CuO/Cu_xS_y八面体在1 A·g^-1的电流密度下具有高达413.6 F·g^-1的比电容,并且其在20 A·g^-1的电流密度下具有较好的倍率性能和循环稳定性。 

【文章来源】：材料工程. 2020,48(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

用CTAB作为表面活性剂制备Cu-Pre(a)和不同反应时间下双壳层中空CuO/CuxSy八面体(b)的XRD图谱

实验制备的前驱体和双壳层中空CuO/CuxSy八面体材料的形貌结构如图2和图3所示。在化学浴沉积过程,前驱体为典型的八面体结构且表面光滑(图2)。随后在室温下的Na2S水溶液中,前驱体经过离子交换过程转化成CuO/CuxSy。在图3(a)～(c)中,当硫化时间2 h时,可以看出双壳层中空CuO/CuxSy为八面体结构。CuO/CuxSy八面体尺寸约为2～5 μm(图3(a)),表面粗糙且具有中空结构。进一步观察发现,这些单分散八面体表面由厚度约为15～30 nm的交错纳米片状结构组成(图3(b),(c))。当反应时间达到4,6,8 h和12 h时,复合材料仍保持八面体结构,但是表面的硫化物纳米片厚度增加;随着反应时间增加,八面体结构外壳层增厚而尺寸变大。在反应12 h(图3(m))时,单个八面体骨架的直径约为5～6 μm。如图3(o)所示,单个交错的纳米片厚度约为90 nm。这可能是由于离子交换过程中前驱体不断被刻蚀,与硫离子反应生成硫化物而沉积在其表面;随着反应时间的增加,内部被刻蚀而向外迁移形成中空结构。外层的硫化物纳米片随着反应进行而进一步生长成致密的外层。图3 在不同反应时间下制备的双壳层中空CuO/CuxSy八面体材料的SEM图像

在不同反应时间下制备的双壳层中空CuO/CuxSy八面体材料的SEM图像


本文编号：3249200