過渡金屬氧化物材料是一種潛在的高性能、高容量鋰離子電池負(fù)極材料。本文以鎳基金屬有機(jī)骨架化合物（Ni-MOF）為前驅(qū)體,采用氮?dú)鉄Y(jié)碳化法在600℃制備金屬鎳/碳復(fù)合材料（Ni/C）,再以Ni/C為前驅(qū)體經(jīng)過空氣碳化法在300℃和360℃成功制備了納米級的金屬氧化鎳/碳復(fù)合材料（NiO/C）。通過PXRD、SEM、TEM、及電化學(xué)手段,系統(tǒng)評價NiO/C-300和NiO/C-360復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的性能。復(fù)合材料NiO/C-300中的NiO納米顆粒結(jié)晶度高,均勻地分散在碳基質(zhì)中。材料比表面積為249 m²·g^-1,孔徑為1.1 nm,復(fù)合結(jié)構(gòu)和高比表面積有利于鋰離子的嵌入和脫出,緩解材料體積膨脹的同時提高了材料的電子和離子電導(dǎo)率,進(jìn)而提高了材料的電化學(xué)性能。

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【部分圖文】：

圖1 Ni-MOF晶體的SEM(a)和TEM(b,c)圖像

采用SEM和TEM表征Ni-MOF前驅(qū)體外貌形狀(圖1)。圖1a的SEM圖像可知Ni-MOF前驅(qū)體是規(guī)則均勻的薄片狀圓盤晶體,圖1b是低倍TEM下沿c軸生長的單個晶體[001]晶面,晶體的長寬分別為800和600nm左右,晶體的厚度約為100nm(圖1c)。裘式綸課題組朱良奎....

圖2 Ni-MOF的PXRD譜圖

裘式綸課題組朱良奎博士曾報道聯(lián)合HRTEM、電子衍射層析成像(EDT)技術(shù)和粉末X射線衍射Rietveld精修確定Zr-MOF(UIO-66)納米晶體的結(jié)構(gòu)[36]。該工作為納米尺寸的MOFs結(jié)構(gòu)解析帶來了行之有效的方法。因此,本文中,我們采用上述方法解析納米Ni-MOF的晶體結(jié)....

圖3 Ni/C的PXRD譜圖(a)和TEM圖(b)

將Ni-MOF前驅(qū)體在氮?dú)鈿夥障?00℃碳化,可制備黑色粉末Ni/C樣品。圖3a為Ni/C的PXRD譜圖。圖中衍射角在2θ為25o出現(xiàn)的衍射峰可歸屬為無定型碳,衍射角44.3°、51.6°、和76.2°的衍射峰可歸屬為立方相金屬鎳(JCPDSno.04-0850)的(110)....

圖4 Ni/C的TG譜圖(a),NiO/C-300和NiO/C-360的PXRD譜圖(b)

通過熱重實(shí)驗(yàn)分析Ni/C在空氣氣氛中制備NiO/C復(fù)合材料的碳化溫度。圖4a為Ni/C樣品在空氣中的熱重分析譜圖,譜圖表明,由于Ni納米顆粒在低溫空氣中熱氧化的原因,樣品質(zhì)量增加,溫度為360℃,樣品質(zhì)量最大,因此在熱處理過程中以碳化溫度360℃氧化Ni/C樣品。根據(jù)熱重譜圖....

本文編號：4058604