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金属氧化物和氢氧化物,由于它们具有复杂的品体结构和多样的价电子层构型,因而它们具有许多重要的物理和化学性质,广泛地应用于催化、气体传感、光电子和电化学等领域。其中氢氧化镍(Ni(OH)<,2>),氧化镍(NiO),氧化铜(CuO)由于价格低廉、环境友好、性能优异等优点,在储能和气体传感等方而都有重要的应用,例如Ni(OH)<,2>是镍基电池的正极材料,而CuO,NiO可以作为气敏材料及锂电池负极材料,因此研究这三种材料的制各及性能具有重要的理论和实际意义。论文在综述Ni(OH)<,2>,NiO,CuO等材料在储能和气敏方面的研究进展基础上,采用水热及均匀沉淀法制备了具有不同微形貌的α和β-Ni(OH)<,2>,并研究了其作为碱性电池正极材料中的性能;以高分予模板法及固相法制备了空心NiO,多孔NiO及球形NiO,研究了这些材料作为锂电池负极材料的性能;采用水热等方法制备了具有不同微形貌CuO材料,研究了作为气敏材料和锂电池负极材料的性能。主要工作内容为:
利用水热法通过改变反应条件,制备并表征了三种不同微形貌的球形β-Ni(OH)<,2>,并测定了其作为金属氢-镍(MH-Ni)电池正极材料的性能,结果发现由纳米片微晶组成的球形β-Ni(OH)<,2>电化学性能优良,具有较高的放电容量和很好的循环性能。
通过无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)微球,以其作为模板制备了不同铝含量的α-Ni(OH)<,2>空心球,通过XRD测试表明其中含20.4a.t.%铝的α-Ni(OH)<,2>空心球在强碱性环境下表现了极强的稳定性。电化学测试结果表明其作为MH-Ni电池正极材料以较高倍率放电时,具有较高的放电容量和优良的循环性能。
以均匀沉淀法制备了掺铝及掺锌的α-Ni(OH)<,2>,并组装成为Zn-Ni电池进行了测试,发现其lC倍率放电的放电容量分别为350mAh/g和330mAh/g,并具有较好的循环性能。
通过聚苯乙烯胶体品为模板制备了多孔 NiO材料,以所制备的PS@α-Ni(OH)<,2>复合微球和所制备的球形β-Ni(OH)<,2>为前驱体分别制备了NiO空心球材料和球形NiO材料,测定了其作为锂电池负极材料的性能,其中多孔 NiO材料表现了较高的放电容最和非常好的循环性能,以100mA/g电流密度放电,初次放电容量达840.5mAh/g,其第20个周期的放电容量为216.3mAh/g。电化学交流阻抗研究表明多孔NiO材料有效地减小了电极的电子转移电阻,因而提高了电化学性能。CUO可以与n型半导体组成复合物作为气敏材料,如CuO/SnO<,2>,CuO/ZnO等复合物用来检测H<,2>S,H<,2>和CO等,但CuO材料单组分作为气敏材料的报道较少。论文通过水热合成等方法制备具有三种不同形貌的CuO材料:纳米片,纳米棒及业微米粒子,并测定其作为气敏材料和锂离子电池负极材料的性能。结果发现其中纳米棒和纳米片具有较好的气敏性能,特别对于NO<,2>气体表现了较好的灵敏度和较快的响应/恢复时间,凶此CuO可能成为一种潜在的环境检测气敏材料。另外,对三种不同微形貌的CuO作为锂离子电池负极材料的测试结果表明,CuO纳米棒和CuO微米粒子具有较好的电化学性能,特别是CuO纳米棒20℃下以50mA/g的电流密度放电,其第1周期容量为880.8mAh/g,在第20个周期容量为463.2mAh/g,显示了潜在的锂离子电池电极材料应用性能。