CrNb基化合物的合成及其改性研究

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近年来,钛铌氧化物作为锂离子电池的负极材料所表现出来的优秀性能引起了人们的广泛关注。但是,由于其电子导电率低,这些化合物在实际应用中也受到很大的限制。在本文中,我们通过静电纺丝的方法成功地合成出来具有不同形貌的CrNb49O124纳米纤维,CrNb49O124有着和钛铌氧化物类似的优点(比如理论比容量高,平台范围相似),但相比于钛铌氧化物,它有着更高的电子导电率,这也使得CrNb49O124展现出了优秀的长循环寿命和高倍率性能的优点。此外,我们还进行了不同溶剂对于CrNb49O124纳米纤维形貌的影响的研究,并进一步通过改性的方法来探究CrNb49O124纳米纤维的电化学性能及其储锂机理。其具体内容如下:第一部分探究了一维CrNb49O124纳米材料的合成及其储锂机理。本章使用固相法和静电纺丝法两种方法,将两种方法得到的前驱体分别放在马弗炉里面高温加热烧结,即可得到块体CrNb49O124和CrNb49O124纳米管,接着通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能量弥散X射线谱图和光电子能谱等测试手段来表征。而之后的电化学测试则表明,相比于块体CrNb49O124,CrNb49O124纳米管展现出了更加优秀的电化学性能。最后,通过原位XRD技术来探究CrNb49O124纳米管的储锂机理。第二部分探究了在其他相同条件下,不同溶剂对于CrNb49O124纳米纤维形貌的影响,然后在此基础上进行改性及其储锂机理。通过静电纺丝的方法,使用乙醇和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)两种不同的溶剂,将得到的前驱体分别放在马弗炉里面高温加热烧结,可以获得具有不同纳米尺寸的纳米纤维。然后在充满N2气氛的管式炉中对其进行氮化处理,测试不同的氮化时间对CrNb49O124各方面的影响。结果表明,当氮化时间为25 min时,氮化后的CrNb49O124纳米纤维具有最好的电化学性能。最后通过原位XRD和非原位XPS手段来进一步地探讨锂离子在CrNb49O124结构中的嵌入和脱出过程,从而得到一个可能的储锂机理。
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