鉍基復(fù)合碳納米纖維儲(chǔ)鋰性能與In2O3納米棒氣敏性能的研究.pdf

1、納米材料具有與傳統(tǒng)材料反常的物理化學(xué)特性，在眾多領(lǐng)域都有著良好地應(yīng)用前景，如電化學(xué)能源、氣敏傳感器等。采用納米材料作為鋰離子電池的電極材料能夠有效地提高鋰離子電池的比容量以及改善其循環(huán)和倍率性能。而采用納米半導(dǎo)體金屬氧化物材料設(shè)計(jì)的氣敏傳感器具有響應(yīng)快、恢復(fù)快以及靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了有效手段。本論文采用多種納米材料的制備方法制備了幾種特殊結(jié)構(gòu)的一維納米結(jié)構(gòu)的材料，并研究其在鋰離子電池以及氣敏傳感器中的應(yīng)用，具體研究?jī)?nèi)容如下:

2、
　　1.采用靜電紡絲制備了一種柔性的Bi/Bi2O3@碳納米纖維薄膜材料，并將該材料直接作為鋰離子電池的電極。該電極具有無(wú)粘結(jié)劑，無(wú)導(dǎo)電劑以及無(wú)金屬集流體的優(yōu)點(diǎn)。Bi2O3材料的儲(chǔ)鋰機(jī)制是基于氧化還原和合金化雙儲(chǔ)鋰機(jī)制，1mol的Bi2O3材料理論上可以存儲(chǔ)12mol的Li(Bi2O3+12Li(→)2Li3Bi+3Li2O)，因此在充放電過(guò)程中，其體積膨脹率較高。采用靜電紡絲制備的Bi/Bi2O3@碳納米纖維能夠很好地改善這個(gè)

3、問(wèn)題，一維的Bi/Bi2O3@碳納米纖維互相交聯(lián)性能二維的薄膜，能增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性及柔韌性。Bi/Bi2O3納米顆粒分散在熱分解的PAN碳納米纖維中，一方面熱分解的PAN碳納米纖維能對(duì)其起到一種保護(hù)作用，阻礙體積膨脹;另一方面也能增強(qiáng)電極的導(dǎo)電性，從而改善Bi2O3材料的循環(huán)和倍率性能。制備了一種純Bi2O3粉末材料與之進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在100mA/g的電流密度下，Bi/Bi2O3@碳納米纖維薄膜/Li半電池展現(xiàn)出了較高的首次放電容量和平

4、均放電容量，分別為1100mAh/g和533mAh/g。即使在1000mA/g的大電流密度下循環(huán)10周，其平均放電容量仍能保持在182mAh/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同情況下p-Bi2O3/Li半電池平均放電容量35mAh/g。上述結(jié)果證明，熱解PAN碳纖維確實(shí)改善Bi2O3的電化學(xué)性能。
　　2.采用溶劑熱法得到InOOH前驅(qū)體，并將在300℃空氣中退火后成功地制備了一種斜方六面體晶型的In2O3納米棒材料以及另一種立方晶型的In2O3納