二氧化钒纳米材料的制备及电化学性能研究

论文摘要

在本文中,我们对VO2（B）纳米材料的形貌结构的控制合成及其电化学性质进行了研究和分析。采用水热法法制备了多种的VO2（B）纳米结构,用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等表征了生成的VO2（B）纳米材料的形貌和结构。在此基础上,比较分析了不同结构的VO2（B）纳米材料的电化学性能,同时通过把VO2（B）纳米材料变相而制成VO2（R/M）,并对它的相变温度、电化学性能进行研究和分析。主要内容及创新点如下：1.在无催化剂的条件下,用水热法,制备不同形貌的VO2（B）纳米材料。通过一系列的实验,我们研究了制备条件的改变对VO2（B）纳米材料的形貌的影响,以五氧化二钒和草酸为原材料,制成杨桃状VO2（B）纳米材料：以偏钒酸铵和草酸为原材料,通过控制反应条件,调节草酸浓度,反应时间等条件,制成VO2（B）纳米棒、VO2（B）纳米花以及片状VO2（B）纳米材料。2.对制得的VO2（B）纳米棒、VO2（B）纳米花以及片状VO2（B）纳米材料三种纳米材料进行电化学性能的测试,电压的范围为0.4-1.4V,电流密度为10mA/g,通过对比性实验,测试了放电性能,纳米花结构的VO2（B）表现出最大的放电容量,并且容量保持性能也最好；为了进一步研究VO2（B）的电化学性质,测试了以上三种形貌的VO2（B）的循环伏安特性,扫描速度为100mV/s,结果表明纳米花和纳米棒的VO2（B）电极比片状结构VO2（B）电极有很好的容量保持性,在经过30个周期的充放电后,氧化还原峰的峰值几乎维持在初始值；对这三种样品采用不同的电位扫描速率测量循环伏安特性,扫描速率分别为5,10,50,150,200和300 mVs-1,来评估它们的扩散系数。结果显示,VO2（B）纳米花的扩散系数DLi是纳米棒结构VO2（B）的2.9倍,是片状结构的VO2（B）的9倍,是最具潜力的锂电池电极材料。3.把V02（B）纳米花在氩气保护下高温处理,不改变纳米材料的形貌而相变生成VO2（R/M）纳米花。通过测试VO2（R/M）纳米花的DSC曲线,来确定VO2（R/M）纳米花的相变温度,测得的VO2 （R/M）纳米花的相变温度为70℃,比粉末状的VO2 （R/M）相变温度稍微高一些,这可能是由于纳米结构的尺寸效应导致的。我们还测试了VO2 （R/M）纳米花的放电性质和循环伏安特性,实验结果表明,VO2 （R/M）的放电性能和循环伏安性能都很不理想,不适合作为锂电池的电极材料。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 二氧化钒的主要性质及应用

1.2.1 二氧化钒的主要性质

2的应用'>1.2.2 VO₂的应用

2的研究进展'>1.3 VO₂的研究进展

1.4 本论文的工作

参考文献

第二章实验方法与原理

2.1 引言

2.2 水热法

2.3 纳米材料样品表征测试原理

2.3.1 X射线衍射（XRD）

2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）

2.3.3 透射电子显微镜（TEM）

2.3.4 电化学分析法

2.3.4.1 恒电流充放电测试

2.3.4.2 循环伏安测试

参考文献

2（B）纳米材料的制备与表征'>第三章 VO₂（B）纳米材料的制备与表征

3.1 引言

2（B）纳米材料'>3.2 杨桃状VO₂（B）纳米材料

3.2.1 实验过程

3.2.2 实验结果和讨论

2（B）纳米花'>3.3 VO₂（B）纳米花

3.3.1 实验过程

3.3.2 实验结果和讨论

2（B）纳米材料'>3.4 其他形貌VO₂（B）纳米材料

2（B）纳米棒'>3.4.1 VO₂（B）纳米棒

2（B）纳米结构'>3.4.2 片状VO₂（B）纳米结构

3.5 本章小结

参考文献

2（B）的电化学性质'>第四章 VO₂（B）的电化学性质

4.1 引言

4.2 实验过程

4.2.1 实验装置与测试设备

4.2.2 实验步骤

4.3 实验结果和讨论

2（B）纳米材料的放电性质'>4.3.1 VO₂（B）纳米材料的放电性质

2（B）纳米材料的循环伏安特性'>4.3.2 VO₂（B）纳米材料的循环伏安特性

4.4 本章小结

参考文献

2（R）的相变性质及电化学性质'>第五章 VO₂（R）的相变性质及电化学性质

5.1 引言

5.2 实验设备及测试方法

5.2.1. 气相输运沉积系统

5.2.2 DSC曲线测试

2（R/M）纳米材料的电化学测试'>5.2.3 VO₂（R/M）纳米材料的电化学测试

5.3 实验结果和讨论

5.4 本章小结

参考文献

第六章总结与展望

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利

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