炭及氧化物空心球材料的RF模板法制備及其結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、本文以間苯二酚(R)-甲醛(F)為炭前驅(qū)體及模板，采用反相懸浮法和水熱法制備了炭空心微球，氧化物空心微球，及氧化物/炭復(fù)合微球。進(jìn)一步利用RF凝膠特性，結(jié)合模板技術(shù)制備了 Sn-In2O3/炭(ITO/C)一維復(fù)合納米材料，驗(yàn)證了以 RF為前驅(qū)體制備空心微納米材料的結(jié)構(gòu)可控性。采用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM、HRTEM)、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、氮?dú)馕降确治鍪侄?，系統(tǒng)研究了材料微

2、觀組織結(jié)構(gòu)，分析了結(jié)構(gòu)形成機(jī)理。探索了RF炭微球及ZnO/C復(fù)合微球在鋰離子電池和超級(jí)電容器材料方面的應(yīng)用，研究了 RF炭微球結(jié)構(gòu)、形態(tài)對(duì)電性能的影響。討論了ITO/C一維復(fù)合納米材料在氣敏元件中的應(yīng)用。
　　首次以 RF為炭前驅(qū)體，通過(guò)反相懸浮法，制備了形態(tài)可控的RF炭微球。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，RF前驅(qū)體溶液的初始 pH值、催化劑和表面活性劑類型是獲得 RF炭空心球結(jié)構(gòu)，“碗狀”結(jié)構(gòu)和膠囊等結(jié)構(gòu)的重要反應(yīng)參數(shù)。分析了不同形態(tài)的RF炭微

3、球的形成機(jī)制，研究了 RF炭微球的電學(xué)性能。電化學(xué)分析結(jié)果表明，以 Na2CO3為催化劑所制備的RF炭微球電極材料具有理想的電容行為，循環(huán)伏安性能穩(wěn)定、可逆，適用于大電流下充放電。以 K2CO3為催化劑制備的RF炭膠囊作為鋰離子電池陰極材料，充放電、循環(huán)特性測(cè)試結(jié)果表明，其初始放電電容量可達(dá)1059mAh/g，且電性能穩(wěn)定，循環(huán)效率可達(dá)99％，是理想的鋰離子電池陰極材料。
　　以表面功能化修飾的RF凝膠微球?yàn)槟０?，制備了結(jié)構(gòu)完整、

4、粒徑分布均勻的氧化物空心微球。研究了不同表面修飾劑對(duì) RF凝膠微球表面改性的作用機(jī)理，分析了 RF表面改性對(duì)氧化物空心微球結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)炭化 Zn2+負(fù)載的RF凝膠微球，制備了ZnO/C復(fù)合微球。其穩(wěn)定的循環(huán)伏安特性和法拉第氧化-還原反應(yīng)效應(yīng)表明，ZnO/C復(fù)合微球可作為理想的超級(jí)電容器材料。
　　首次將 ITO溶液和RF溶液組成復(fù)合前驅(qū)體，并結(jié)合多孔氧化鋁(AAO)模板技術(shù)，制備了 ITO/C一維復(fù)合納米材料。討論了 ITO/

5、RF復(fù)合前驅(qū)體中ITO濃度對(duì)ITO/C一維復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，通過(guò)ITO與RF前驅(qū)體溶液的同步溶膠-凝膠化過(guò)程，有效地將 ITO納米顆粒復(fù)合到 RF凝膠網(wǎng)絡(luò)中形成一維納米復(fù)合材料。氣敏性測(cè)試表明，所制備的ITO/C一維復(fù)合納米材料具有較高氫氣靈敏度和較短的響應(yīng)時(shí)間，可作為氫氣氣敏材料。
　　以葡萄糖溶液為前驅(qū)體,利用水熱法制備了結(jié)構(gòu)完整、粒徑分布均勻的炭微球。通過(guò)加入不同添加劑可對(duì)炭微球結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效控制。以所制備的炭微球