二氧化钒纳米材料制备及电化学性能的研究.pdf

论文摘要在本文中,我们对V02(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V02(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V02(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V02(B)纳米材料的电化学性能,同时通过把V02(B)纳米材料变相而制成V02(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: ,用水热法,制备不同形貌的V02(B)纳米材料。通过一系列的实验,我们研究了制各条件的改变对V02(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V02(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v02(B)纳米棒、 V0:2(B)纳米花以及片状V02(B)纳米材料。 (B)纳米棒、V02(B)纳米花以及片状V02(B)纳米材料三种纳米材料进行电化学性能的测试,—,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V02(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V02(B)的电化学性质,测试了以上三种形貌的 V02(B)的循环伏安特性,扫描速度为100 mWs,结果表明纳米花和纳米棒的V02(B) 电极比片状结构V02(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~,来评估它们的扩散系数。结果显示,V02(B)纳米花的扩散系数DLi是纳米棒结构V02(B),是片状结构的Vth(B)的9倍,是最具潜力的锂电池电极材料。 I (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 VCh(R/M)纳米花。通过测试VCh(R/M)纳米花的DSC曲线,来确定V02(R/M)纳米花的相变温度,测得的vQ(R/M)纳米花的相变温度为70℃,比粉末状的V02 (刚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V02(R/M)纳米花的放电性质和循环伏安特性,实验结果表明,V02(RiM)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。关键词:二氧化钒、水热法、电化学性质、锂电池、相变 ABSTRACT In thisthesis,V02(B)nanostructures have been essfully fabricated through hydrothermal process,and the electrochemical properties ofV02(B)nanostructurcs we∞ investigated microstructure and morphology oftheVO生nanostructurcs were evaluatedby usingX-ray diffraction andscanning electronmicroscopy andtransmission electron ,V02(B)nanoflower wastransformed toVO:(M/R)by heattreatment, thephase transition temperature and electrochemical property were discussed·This thesis containsthefollowing works and innovations: (B)nanostructures were fabricated through hydrothermalprocess withoutcatalyst·The relationship between thereaction conditions and themorphologies oftheas-prepared products (B)nano—carambolas Wassynthesized when theraw materials were vanadium pentoxide and oxalic acid;As the law materials were ammonium metavanadate and oxalicacid,V02(B)nanorod,VOz(B)nanoflowe