自分散、抗老化纳米氧化物制备方法的研究

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随着科学技术的发展,普通材料很难再满足众多的需求,被誉为21世纪最有前途的材料——纳米材料以其优越的性能、广泛的应用前景已成为新材料科学研究的重点。其中氧化物纳米材料在催化、光电、吸收等方面有突出功能,在众多纳米材料中,占有很大比例。但普通纳米材料在其制备和应用过程中存在两个问题:一是分散性差,易团聚;二是不稳定,易老化。团聚和老化已经成为当今纳米粉体发展的瓶颈难题,不适应工业化生产和规模化应用。 本文根据水热法思路,结合溶胶-凝胶法与水热法的优点,开发出一种新的方法——压力-热液法,试图从根本上解决纳米材料易团聚、长大的问题。 以硫酸铜和氢氧化钠为原料,用压力-热液法合成了纳米氧化铜粉体,用XRD、SEM、TEM对所制得的氧化铜进行了观察与表征,分析了原料起始浓度、热处理温度、压力、pH值及热处理时间对氧化铜形态和大小的影响,初步探讨了不同形态氧化铜的生长机理。将压力-热液法制备的纳米氧化铜与溶胶-凝胶法制备的氧化铜进行了对比分析,用SEM、TEM、红外、正电子湮没等测试手段对所制得的超细粉末的性能进行了表征,同时,对两种方法纳米粒子形成的不同机理进行了探讨。结果表明,溶胶-凝胶法制得的氧化铜粉末呈类球形,团聚严重,易老化;而压力-热液法制得的氧化铜具有疏松的、薄片状的外观结构,粒子厚度约为20 nm,分散性较好、抗老化能力强;压力-热液法制备的氧化铜比溶胶-凝胶法制备的氧化铜缺陷浓度小。最后,将两种方法制备的氧化铜作为负极材料组装成锂离子电池,进行了电化学性能分析。结果表明,压力-热液法制备的纳米氧化铜晶格缺陷少,结构稳定,充放电过程平稳,且持续时间长。电池比能量高,工作状态稳定,使用寿命长。 论文的最后部分对压力-热液法制备纳米氧化亚锡、氧化锌的条件进行了初步探讨。
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