過渡金屬氧化物（氧化鎳、氧化鐵）納米結(jié)構(gòu)材料的制備及其性能研究.pdf

1、能源和環(huán)境問題一直以來備受關注，為滿足日益增長的能源需求，同時避免資源耗竭以及對環(huán)境的破壞，鋰離子電池(LIBs)和光催化技術應運而生。過渡金屬氧化物(TMOs)在能量儲存與轉(zhuǎn)化、光催化等領域扮演著極為重要的角色。本文采用納米化構(gòu)筑等改性手段，從材料微納結(jié)構(gòu)設計入手，成功制備了三維級次多孔NiO納米花以及由金屬有機框架(MOFs)衍生的紡錘形Fe2O3/C納米梭，并分別對它們的鋰電性能和光催化性能進行了測試。
　　1.3D級次多孔

2、NiO納米花的合成及其LIBs性能研究
　　我們以Ni(CH3COO)2·4H2O、六亞甲基四胺(HMTA)、P123為原料，采用水熱-熱解兩步合成法成功制備了三維(3D)級次多孔NiO納米花，并對產(chǎn)物的物相和微觀結(jié)構(gòu)進行了詳細的表征。該3D級次NiO納米花是由NiO多孔納米片構(gòu)成，其中，這些納米片是由許多粒徑約為15nm的納米晶構(gòu)成。作為LIBs負極材料，NiO納米花表現(xiàn)出高的比容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。在最初的20圈充

3、放電循環(huán)中，容量沒有任何衰減，保持為1100mAh g-1,循環(huán)50次（電流密度100mAg-1）之后容量還能穩(wěn)定在845mAh g-1。即使在1000mA g-1大電流密度下，放電容量仍可以達到380mAh g-1,與商業(yè)化石墨電極比容量相當。NiO納米花LIBs性能的改善主要是由于材料內(nèi)部的多孔和疏松結(jié)構(gòu)可以有效緩沖循環(huán)過程中電極材料的體積變化對材料造成的破壞，同時多孔NiO納米片還能夠縮短Li+擴散距離，增大電極-電解質(zhì)溶液接觸面

4、積，加速Li+在界面的動力學傳輸，最終實現(xiàn)倍率性能的提高。
　　2.基于金屬有機框架化合物Fe-MIL-88B合成紡錘形多孔Fe2O3/C納米梭及其在光催化中的應用
　　我們以FeC13·6H2O、對苯二甲酸(BDC)、CH3COOH、NaOH為原料，采取一步沉淀法制備了Fe-MIL-88B金屬有機框架(MOF)前驅(qū)體，隨后將前驅(qū)體在惰性氣氛下熱解，得到紡錘形多孔Fe2O3/C納米梭。經(jīng)FE-SEM、TEM微結(jié)構(gòu)分析，此Fe

5、2O3/C納米梭長約1.5μm，寬約500nm。產(chǎn)物分散性好，大小均一。每個紡錘形Fe2O3/C納米梭是由許多尺寸小于20nm的納米晶構(gòu)成。這些納米晶在光催化測試中發(fā)揮著重要作用，可以增大材料表面積，增加對染料分子的吸附作用。而且以MOFs作前驅(qū)體惰性氣氛下得到的產(chǎn)物中C與Fe2O3的復合可以起到迅速轉(zhuǎn)移光生電子，防止光生電子和空穴復合的作用，從而可以提高光生載流子濃度，達到提高光催化效率的目的。我們以紡錘形多孔Fe2O3/C納米梭作為