超细氧化锌及其复合材料的水热法制备及电化学嵌锂性能研究

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该论文对水热制备氧化锌做了详细的讨论.采用水热晶化的方法合成了超细氧化锌材料,其微观形貌为棒状,讨论了水热不同温度,PH值,浓度,等变量条件的影响,结果表明:前驱的制备条件确实对结果有较大影响.总结了影响棒状结构制备的主要因素,及合适的生长条件.通过控制反应条件制备出了不同粒径的棒状结构ZnO,实现了预期的粒径的"人为可控".详细讨论了以硝酸锌(Zn(NO<,3>)<,2>·6H<,2>O)和HMT(C<,6>H<,12>O<,4>)为原料,采用水热分解法在铜衬底上生长氧化锌纳米棒阵列的过程,并对所制备的产物进行了表征,采用XRD对其结构进行测试,采用SEM对其微观的形貌、粒径及在衬底的分布情况进行了观察.发现在浓度0.1M及温度95℃条件下反应10h为最佳反应条件,能实现较好的生长,得到粒径均匀、分布均匀的氧化锌定向阵列.同时对反应机理进行了讨论,对定向氧化锌纳米棒阵列的生长提出了较为合理的机理解释.利用水热的方法成功制备了Zn<,2>SnO<,4>和ZnFe<,2>O<,4>等二元复合材料,并对其结构进行了表征.考察了不同方法合成的氧化锌样品的电化学性能及机理,通过恒流充放电测试,循环伏安测试等电化学手段测试了氧化锌的嵌锂性能;同时通过XRD,SEM,ICP等测试对不同充放电状态极片的结构进行了表征,对氧化锌在不同的循环过程中的变化及机理做了总结.结果表明氧化锌作为嵌锂材料具有较高的容量,但是循环性能并不理想,几乎每一步循环都有一定的容量损失.将合成Zn<,2>SnO<,4>和ZnFe<,2>O<,4>等二元复合材料作为锂离子电池的负极材料对其充放电性能进行了研究,发现Zn<,2>SnO<,4>是一种性能很好的嵌锂电极材料,具有较高的容量,较好的充放电寿命,放电50周后其可逆容量仍在600mAh/g以上.该论文的研究结果将对水热法制备粒度可控的氧化物材料及复合氧化物的制备提供理论及实践依据,并且对氧化物嵌锂材料的研究提供一定的借鉴意义.
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