论文部分内容阅读
纳米材料具有不同于普通块体材料的特殊物理和化学性能,在工业、生物、电子等领域具有广泛的应用前景,是材料科学领域研究的热点。MoO2纳米材料作为纳米大家族的一员,近年来在很多领域的研究有长足发展,其中在Li离子电池阳极材料应用中更是有着不俗表现。本文以过渡金属氧化物MoO2为研究对象,通过水热法制备不同形貌的MoO2纳米材料,采用现代测试方法对产物的相结构和形貌特征进行表征,并研究其电化学性能。结果表明:1.以过氧钼酸溶胶为前驱体,通过水热法制备单斜相MoO2纳米材料;采用不同还原剂调控产物的形貌,其中以乙醇为还原剂,所得产物为纳米棒,其长度约200nm,直径约50m;以丙酮为还原剂,所得产物为直径约几十纳米的颗粒团聚成的微米球,球直径约2μm。2.通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试研究了不同电流密度、不同活性物质与乙炔黑质量比、不同形貌对电化学性能的影响,结果表明:纳米棒充放电比容量随电流密度的增加而下降,随活性物质含量的增加而先升后减;在电流密度为0.1 mA/cm2,活性物质与乙炔黑质量比为6:4时,充放电比容量最高;在此条件下,MoO2纳米棒的首次放电比容量是600 mAh/g,明显高于微米球的首次放电比容量244 mAh/g,且首次放电后的循环可逆性高,这归因于纳米材料的尺寸小、比表面积大等特点。3.通过考察过氧钼酸溶胶浓度、乙醇浓度、水热温度和水热时间对M002纳米棒结构和形貌的影响,探讨其生长机制:产物经过结晶—溶解—重结晶—劈裂而来。水热反应最初生成的是一维M003纳米带,接着在还原剂的作用下,M003溶解并重新结晶成Mo8023扇形纳米薄片,最后扇形纳米薄片劈裂成M002纳米棒。4.通过水热法制备PANI/MoO2纳米复合材料,研究聚苯胺的引入对产物形貌与电化学性能的影响。结果表明,PANI未改变产物物相,仍然为单斜相MoO2,但产物的结晶度有所降低,且纳米棒尺寸减小,团聚程度变大。电化学性能研究表明:适量引入PANI可在材料中形成导电网络,提高材料导电率;PANI的粘附性可以缓冲材料体积变化,稳定晶体结构,从而显著改善材料电化学性能。