金属(Zn,Mg)纳米/微米材料的制备及性能研究

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近年来,电池行业中的能量的储存和转化对电动车、移动电话和笔记本等领域都展现出越来越重要的地位。金属纳米/微米材料因具有特殊的物理、化学性能,而在能源化学中得到人们的广泛关注。 本论文利用气相沉积技术,开展了金属锌、镁纳米/微米材料的制备、表征以及其在电池中的应用基础研究。主要内容如下: 1.锌纳米/微米材料:采用气相沉积方法合成了系列锌纳米/微米材料,考虑到其在锌/锰电池中的潜在应用,将所制备的系列材料组装成模拟电池,并且对其电化学性能进行了初步的探讨。并系统研究了锌纳米/微米电极及锌/锰电池的性能。实验结果表明,制备的锌微米球的直径为1-3微米;纳米球的直径仅为150纳米;而纳米花则呈现出网络的交联状态,其纳米枝的长度可达100纳米左右。电化学测试表明,这些锌材料的性能在碱性锌/锰电池中都展现出了优异的电池性能,尤其是纳米球臌米球共混合结构具有最佳的放电性能。 2.镁纳米/微米材料:金属镁是重要的碱土金属之一,其在储氢、有机合成、生物化学和电池中都有着重要的应用。采用气相沉积方法,实现了镁纳米/微米材料的可控制备并且考察了其在镁/空气电池中的应用。合成的镁纳米球的直径为200-500nm;而镁纳米片具有均一的尺寸(150-460nm),其片状结构具有固定的六方几何形状;镁纳米棒的长度为200-500nm,直径尺寸均一;镁纳米海胆为多刺球形形貌,表面为几十纳米超细胡须状纤维,且纳米胡须彼此相互交联形成多孔的网络结构。电化学性能测试表明,通过气相沉积法制备的上述镁纳米/微米材料组装成的镁/空气电池具有良好的性能,特别是用镁纳米海胆组装成的模拟电池,具有比常规的电池体系更加优异的综合电池性能。
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