鎳基納米材料%2f復(fù)合物的制備及其電化學(xué)性能的研究

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1、DissertationPreDarationSLndel',troche"!andelectrochemicalrreDaratlonSaDpli：ations』'nickelbasedlicatlonsOlnDasenanomaterials／nanocompositesByJianhuiZhuSupervisor．Prof．XintangHuangSpecialty：CondensedMatterPhysicsResearchArea：NanostructuredMaterialsCollegeofPhysicalScience＆TechnobgyCentralChinaNor

2、malUniversityMarch，2014⑥博士學(xué)位論文DOCTORAI．DISSERl甜ION華中師范大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：糶建生日期：≥口f炸f月go日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文作者完全了解華中師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬華

3、中師范大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定)保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密，在——年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。作者簽名：身-廷塋作者簽名：席爰毫互，日期：勁f侔多月20日導(dǎo)師簽名：日期：矽／盱廠月功日本人已經(jīng)認(rèn)真閱讀“CALIS高校學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫發(fā)布章程”，同意將本人的學(xué)位論文提交“CALIS高校學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫”中全文發(fā)布，并可按“章程”中的規(guī)

4、定享受相關(guān)權(quán)益。回童詮塞握交卮澄后；旦圭生；旦二生；旦三生發(fā)查!作者簽名：半建磐日期：矽f手年f月2．0日導(dǎo)師簽名：摘要隨著納米材料這一概念的提出以及電子顯微鏡技術(shù)的發(fā)展，納米材料逐漸引起了科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注和濃厚的研究興趣。由于尺寸較小，比表面積較大，納米材料具有一些不同于塊體材料的特殊性能，包括電子能級(jí)的不連續(xù)性，量子尺寸效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。將納米材料應(yīng)用作為電極材料時(shí)，它的電化學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生不連續(xù)、顯著的變化，例如，臨界電流密度在較小的電極和電極陣列上將顯著增大等。作為一門研究電能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化及其轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的學(xué)科，電化學(xué)應(yīng)用技術(shù)至

5、今已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。它被廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的諸多方面，包括電化學(xué)新能源體系的開發(fā)和利用，電化學(xué)傳感器的開發(fā)，金屬的表面精飾，電化學(xué)腐蝕和防腐以及無機(jī)、有機(jī)化合物的電解合成等。納米材料在電化學(xué)新能源體系包括鋰離子電池和超級(jí)電容器以及電化學(xué)傳感器方而的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，并且取得了顯著的成果。在本論文中我們集中以鎳基納米材料及其復(fù)合物為例，探索了這些納米結(jié)構(gòu)大面積可控生長的方法，并將它們直接應(yīng)用于電化學(xué)器件(包括電化學(xué)超級(jí)電容器，鋰離子電池和電化學(xué)無酶傳感器)，對(duì)其性能進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：(1)利用簡單的水熱反應(yīng)法，在不銹鋼基底上生長得到了Nh(OH)

6、2C03納米片陣列，我們分析了這種納米結(jié)構(gòu)的生長條件，接下來通過在惰性氣氛中煅燒這種Nh(On)2C03，最終可以得到多孔的NiO納米片網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)陣列。這種NiO納米片陣列可以直接應(yīng)用作為超級(jí)電容器的電極，并且具有較高的比電容(電流密度為0．67A／g時(shí)，其比容量可達(dá)到270F／g)：較好的大電流充放電倍率性能(電流密度擴(kuò)大到13．35A／g時(shí)，比容量仍然保持有236F／g)以及較好的循環(huán)壽命(4000次充放電循環(huán)容量保持率為93％)。為了近一步改善超級(jí)電容器的性能，增大器件的能量密度，我們又通過簡單的、不借助模板輔助的兩步法，在不銹鋼基底上實(shí)現(xiàn)了C／CoNi304層狀納米復(fù)合物網(wǎng)狀結(jié)

7、構(gòu)的生長。這種復(fù)合物具有納米片結(jié)構(gòu)上均勻生長納米線的有趣結(jié)構(gòu)，并且納米片相互連接，形成網(wǎng)狀，經(jīng)過煅燒后，納米片和納米線由于失去水分和CO：，形成了多孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致材料具有較大的比表面積(128．1m2／g)：同樣地這種結(jié)構(gòu)和基底之間也具有緊密的結(jié)合力，可以直接應(yīng)用作為超級(jí)電容器的電極。這種材料同樣具有優(yōu)越的電化學(xué)性能，相比較上述NiO納米片陣列‘結(jié)構(gòu)電極，其比電容，倍率性能以及循環(huán)壽命等性能都得到了顯著的增強(qiáng)：在三電極測(cè)試體系中，當(dāng)充放電電流密度為0．5mN