三元金属氧化物的合成与电化学性能研究材料学专业论文.docxVIP

声 声 明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除-r]Ii以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名：蛰缝一 乃j占年岁够日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对 于必威体育官网网址论文，按必威体育官网网址的有关规定和程序处理。 研究生签名： 墨垡鲞 乃?b年歹月刀日 万方数据 硕士学位论文 硕士学位论文 三元金属氧化物的合成与电化学性能研究 摘 要 在过去的几十年中，人们主要将目光集中在二元金属氧化物的研究上，对三元氧化 物的研究较少，而如今由于三元金属氧化物固有的特性，如宽禁带、高介电常数和活跃 的电子运输能力，被认为是杰出的构建光电以及电学器件的基石。例如，三元氧化物价 态可调确保了高电导率和丰富的电化学活性位点。相似的晶体结构和离子半径也使成分 之间可相互调整以满足光电器件的带隙要求。尤其超级电容器具备功率密度，快速充电 ／放电特点和优异的周期稳定性的优点而异军突起。提高超级电容器的关键是电极材料的 选择。大多数二元金属氧化物如Mn02，CoO，C0304，NiO，等属于宽禁带半导体材料 甚至绝缘材料，电导率和循环使用寿命都比较差，性能好的电极材料如Ru02等价格昂 贵又具有毒性。三元氧化物如NiC020。电导率较大，比表面积较大能够提供较大的比电 容且毒性较小。迄今为止，人们发展各种方法如物理法和化学法来制各三元金属氧化物， 然而，除了方法不具备普遍性以外，往往还需要添加剂以及后处理，或者需要苛刻的制 备环境如高温高压，这不可避免的造成了环境问题和繁琐的操作。本论文发展了两种不 同的方法合成了不同结构、不同形貌的三元氧化物，一种是传统的模版法合成了单层和 双层的纳米NiC0204空心球，并研究其在超级电容器中的性能；另一种是普遍的激光． 水热法，即通过结合液相激光烧蚀和短时间的水热法制备了各种三元氧化物纳米晶，研 究了通过该法制备的Zn2Ge04纳米棒的光催化性能、光电响应和纳米NiC0204的电化学 性能。具体研究内容如下： (1)通过传统的溶液法包覆碳球基底，退火后制备单层NiCet204空心球；再次包覆单 层NiC0204空心球退火得到双层NiC0204空心球，当从单层结构变为双层结构时，比表 面积增大了50％(从76．6到115．2 m2 g-1)。 (2)研究了不同退火温度以及退火气氛对双层NiC0204空心球的影响。将不同条件下 的四个样品分别作为超级电容器的活性电极材料，发现低温氢化后的双层NiC0204空心 球的内阻和Warburg阻抗大大减小。且与单层NiC0204空心球相比，当电流密度为1A g。1 时，比电容从445提高到718 F g～，增加了62％。在电流密度为2 A g-1循环2000次之 后，电容保持在80％以上。将性能最佳的低温退火样品作为阳极，和活性炭组装成完整 的全电容，具有快速的电流．电压响应。50mAcm之电流密度下，2000个循环之后电容 仍然可以保持89．9％。 (3)通过液相激光烧蚀法并结合短时间的水热，在常温常压下成功制备了一系列三元 氧化物包括Zn2Ge04，NiC0204，Zn2Sn04，ZnFe204，ZnMll03和Fe2Ge04。以Zn2Ge04 纳米棒的合成为例，讲述了详细的反应过程和机理研究。整个反应包括以下步骤：即刻 成核和生长，蚀刻和扩散生长，随之继续长大。1 h内可以形成单晶Zn2Ge04纳米棒， 万方数据 摘 摘 要 硕士学位论文 在常温常压下，可以获得锗基复合材料。基于NiC0204纳米晶制备的电容器展现了优异 的电容性能，电流密度为l Ag。时比电容为1113 F g～，在20Ag-1的高电流密度下，电 容保持在初始电容的68．7％。 关键词：三元金属氧化物，超级电容器，模板法，液相激光烧蚀法 II 万方数据 Abstractm Abstract m the past few dec