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电极材料的结构是决定材料性能的关键。相比于一维结构,将电极活性组分以二维片状形式与高柔韧高导电性的石墨烯结合,能有效增加电极与电解液的有效接触;相邻片间的空隙提供宽松的通道来加速离子和电子的传输,提供充足的空间来容纳电极在锂离子(Li+)脱嵌时的体积变化。这样的复合结构不仅能有效发挥石墨烯的优异导电特性和基层支撑作用,还能有效地加强活性组分与石墨烯间的协同作用,来改善材料整体的导电性和结构稳定性。本论文以独特层状结构的硅酸镍和高理论容量的氧化铁为研究对象,采用溶胶凝胶法和原位生长的方式,实现其在还原氧化石墨烯(RGO)片层上原位生长,利用结构优势来改善其电化学性能。具体研究内容如下:1.以包覆均匀二氧化硅颗粒的氧化石墨烯(Si02/RGO)为基础模板,通过其与镍离子原位反应来合成片状硅酸镍/石墨烯(NiSiOx/RGO)。根据表征结果确认硅酸镍纳米片均匀分布,呈直立生长弯曲形态,且其层间距达0.75 nm,利于Li+的穿梭传输。实验中利用硅酸盐的层状结构和RGO的基板支撑作用,通过二维片状复合构建出面面结构的NiSiOx/RGO,表现出优异的电化学性能,其在50 mA·g-1电流密度下,循环50圈后的容量仍能达到797 mAh·g-1。2.对上述基础模板上的二氧化硅颗粒进行氨基化改性,将得到的NH2-Si02/RGO作为硬模板,与结构诱导剂十六烷基三甲基溴化铵共同作用,在氧化石墨烯片层上合成出片状结构的氧化铁。3.基于上述片状氧化铁的实验经验,从构建共价键的宗旨出发。通过水热法和静电吸附作用,直接在石墨烯层上原位合成颗粒氧化铁,所制得的Fe203/RGO展示了出色的长循环性能,在200 mA·g-1条件下,经历400圈测试后,其可逆比容量值仍达871 mAh·g-1;且其对罗丹明B、亚甲基蓝和结晶紫也展现了良好的光催化降解性能。这归因于各组分间所构建的共价键利于搭建完善的导电网络和加快电子转移。