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《低維釩氧化物納米材料制備、結(jié)構(gòu)與性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要以釩氧化物納米管(VONTs)、V02納米棒和LiMV04納米粉等為研究對(duì)象，采用現(xiàn)代測(cè)試手段對(duì)低維釩氧化物納米材料合成、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了深入研究．探討了組成、結(jié)構(gòu)及性能的相關(guān)性，分析了結(jié)構(gòu)形成和性能優(yōu)化的機(jī)理和規(guī)律。主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下：(1)釩氧化物納米管：①流變相．自組裝法合成了長(zhǎng)1～lOgan，內(nèi)、外徑分別為10～30nm和50～100nm．管束直徑為200--300nm的釩氧化物多壁納米管，為低成本、高可控合成低維無(wú)機(jī)納米結(jié)構(gòu)提供了一條新思路?；凇熬砬被颉皬澢睓C(jī)制．分別建立了3．2一ID(R)及3．2．1
2、D(B)釩氧化物納米管生長(zhǎng)模型。②VONTs首次充、放電容量分別為200、185mAh／g，明顯高于其它正極材料歸因于VONTs能為L(zhǎng)i+提供更多的嵌入空間及更好的熱力學(xué)嵌鋰位置。放電容量循環(huán)lO次后為120mAh／g，納米管中殘余有機(jī)物導(dǎo)致容量衰減較快。③摻鉬改變了納米管生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，形成大的層間距和更短的Li+擴(kuò)散路徑，改善了電化學(xué)性能。而惰性氣氛下熱處理使納米管結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，具有更好的循環(huán)性能。激光輻射除去了殘余有機(jī)物而改善了電化學(xué)性能。PEO嵌入納米管內(nèi)或管壁釩氧化物層間，占據(jù)一定嵌鋰位置，導(dǎo)致容量有所減小，但PE0修飾導(dǎo)致局部最優(yōu)取向納米管束形
3、成以及屏蔽vq層對(duì)Li+的庫(kù)侖作用，促進(jìn)Li+的定向遷移及嵌脫可逆性。VONTs活性物質(zhì)與乙炔黑比例對(duì)電化學(xué)容量的測(cè)量有較大影響，比例為4：3和4：I時(shí)的放電容量分別為185、383mAh／g。用Mn2+交換納米管中有機(jī)模板，穩(wěn)定納米管結(jié)構(gòu)，減少了循環(huán)過(guò)程中的容量損失。④VONTs在450～550nm出現(xiàn)彌散結(jié)構(gòu)的光致發(fā)光帶，fv04]I／目面體較短的V=O鍵容易在外界能量激發(fā)下使O的外層電子遷移到V針的外層軌道形成擴(kuò)+-O一離子對(duì)，導(dǎo)致發(fā)光。摻鉬納米管發(fā)光譜增強(qiáng)，峰位藍(lán)移至455nm。因Mo與納米管間的耦合及量子限域效應(yīng)，吸收邊紅移。(墨)VONT
4、s富含缺陷，很易形成表面態(tài)，使表面電子的非和諧振動(dòng)加強(qiáng)，產(chǎn)生加強(qiáng)的Raman散射，導(dǎo)致納米管光學(xué)非線性的增強(qiáng)，提高了由雙光予吸收機(jī)制引起的光限幅性能及由二聲子或多聲子組合輻射機(jī)制引起的紅外輻射性能。摻鉬引起品格畸變，降低晶格振動(dòng)對(duì)稱性，進(jìn)一步提高了紅外輻射性能。(2)V02納米棒：①以V205和CTAB為原料通過(guò)流變相．自組裝法首次合成了長(zhǎng)l～2岬，直徑30～60nm、棒束直徑100～300nm的V02(B)納米棒。v02(B)納米棒的形成為“面著陸”自組織過(guò)程。V02(B)納米棒經(jīng)H202和CTAB溶液處理，發(fā)生了V02(B)一V0209)--V0
5、2(M)相遷移過(guò)程，得到V02(M)納米棒。②V02(B)納米棒首次充、放電壓平臺(tái)分別在2．75和2．5V附近，充、放電容量分別為254．08、247．60mAh／g。前35次循環(huán)的效率均超過(guò)97．4％。⑤摻鉬抑制了V02(B)納米棒深放電時(shí)相分離．增大充放電容量，對(duì)結(jié)構(gòu)起支撐和“釘扎”作用，抑制了晶體單胞結(jié)構(gòu)的改變，改善了循環(huán)性能。④V02(M)納米棒在65"C時(shí)出現(xiàn)相變．電阻突變4個(gè)數(shù)量級(jí)．溫度滯豫寬度為8"C，低溫半導(dǎo)體相的激活能為0．2eV，費(fèi)米能級(jí)位于禁帶中央附近．摻鉬V02(M)納米棒形成旌主能級(jí)，武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文禁帶寬度變窄，使
6、半導(dǎo)態(tài)向金屬態(tài)轉(zhuǎn)變溫度降低為59"12。⑤分析“一維納米束”的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，為準(zhǔn)確描述納米結(jié)構(gòu)、豐富納米科學(xué)內(nèi)涵提供參考。(3)LiMV04納米粉：①檸檬酸凝膠燃燒法在450℃制得了納米顆粒(一次粒子直徑為30-90rim)團(tuán)聚后直徑為100～300nm的納米LiNio5Coo5V04。②納米LiNio5Coo5V04首次充、放電最高電壓均達(dá)4．8V，充、放電容量分別為90和72mAh，g。電解液氧化造成10次循環(huán)后放電容量降至38．7mAh／g。Si02表面修飾減少了LiNioo54與電解液的接觸，抑制了二者之間的惡性作用和副反應(yīng)．5CoVO的發(fā)生，明
7、顯改善了LiNio．5Coo．sV04的電化學(xué)性能，首次充電容量為100mall他，前10次循環(huán)容量保持率為87％。納米LiNio5C005V04的室溫電導(dǎo)率為7．03×10～S／cm。摻少量鈰時(shí)，LiNio．5Coo5V04的電導(dǎo)率增至5．14×104S／era。關(guān)鍵詞：低維釩氧化物納米材料，納米結(jié)構(gòu)，電化學(xué)性能，光學(xué)性能，電學(xué)性能n墊堡墨三查蘭堡主蘭絲絲苧AbstractInthedissertationthe10W·dimensionedvanadiumoxidenanomaterialssuchasvanadiumoxidenanotubes
8、ⅣONTs)，vanadiumdioxidenanorodsandLiMV04nanomaterialswe
