核壳结构金属氧化物纳米阵列的合成及电化学性能研究
本文关键词：核壳结构金属氧化物纳米阵列的合成及电化学性能研究 出处：《湖南大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：近年来,在人们致力于解决能源和环境等领域日益突出的问题的同时,对移动电子设备的能源要求也越来越高。金属氧化物纳米材料,作为电化学储能材料,以其容量高、成本低和稳定性好等优点,成为未来替代碳材料最有前景的电极材料。金属氧化物纳米材料的电化学性能与自身的形貌和结构有极大的关系,所以具有统一形貌和稳定结构的纳米材料能很大程度上改善其性能并拓展其在多方面的应用。本论文通过简单的水热和电沉积法,采用形貌结构控制、多种金属氧化物材料复合等途径合理设计不同种类的核壳结构金属氧化物纳米阵列,并研究其锂离子电池和超级电容的性能。主要开展了以下几方面的研究工作：在第2章中,通过水热和电化学沉积法,成功地在镍泡沫上生长NiMoO_4@Co(OH)_2核壳结构纳米阵列,并且将其应用在超级电容器中。Co(OH)_2和NiMoO_4纳米阵列的灵巧结合,使电化学性能明显增强。Co(OH)_2纳米片均匀地包裹在每根NiMoO_4纳米线的表面,与NiMoO_4纳米线阵列材料对比,电容容量有所增加：在电流密度为5 mA cm~(-2)和50 mA cm~(-2)时分别达到了2.335 F cm~(-2)和_(0.90)9 F cm~(-2)的面电容量。同时该电极也表现出良好的循环能力：在电流密度为20 mA cm~(-2)下,经过5000个循环周期后保留初始容量的83%。这些结果表明,NiMoO_4@Co(OH)_2核壳结构纳米阵列可能是潜在的高性能电化学电容器电极材料。在第3章中,成功地通过“两步法”水热反应,在泡沫镍上制得一种新颖的Mn_(0.10)Co_(0.90)O@NiO核壳结构纳米阵列,并研究其锂离子电池性能。NiO纳米片和Mn_(0.10)Co_(0.90)O纳米线的结合阵列,电化学性能明显增强。NiO纳米片均匀地包裹在Mn_(0.10)Co_(0.90)O纳米线的表面,改善了Mn_(0.10)Co_(0.90)O纳米线阵列的性能。电流密度为200 mA h g~(-1)时,经过100个循环周期,其放电容量保持在729.13 mAhg~(-1),并获得良好的倍率性能和库伦效率。表明Mn_(0.10)Co_(0.90)O@NiO核壳结构纳米阵列具有作为高性能的锂离子电池电极材料的潜在应用价值。在第4章中,以Mn_(0.10)Co_(0.90)O@NiO核壳结构纳米阵列为超级电容器电极材料,电流密度为9Ag~(-1)时,起始容量为1801.84 Fg~(-1),经过3000个循环后降低为1160.8 F g~(-1),损失了总容量的35%；在第一个到第3000个充放电循环过程中相应的库伦效率值都超过99%,相比Mn_(0.10)Co_(0.90)O纳米线电极材料,表现出良好的电容性能。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O646
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，本文编号：1335935
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