四氧化三鐵納米微結(jié)構(gòu)的合成、表征及鋰電性能.pdf

1、Fe3O4納米粒子是一種新穎的功能材料，在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用。其粒徑小，比表面積大，磁性好，且作為電極材料具有高的理論比容量（924 mAh/g）。因此在磁記錄、磁流體、吸波、催化、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的潛在應(yīng)用前景，本文采用低溫絡(luò)合共沉淀法，在100℃下分別合成了球形粒子、納米片和花狀Fe3O4納米微結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，合成了Fe3O4納米微球/MWCNTs（MWCNTs：multi-walled carbon nanotubes）、F

2、e3O4納米片/MWCNTs和牡丹花狀Fe3O4/MWCNTs納米復(fù)合材料。
　　通過透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線粉末衍射儀(XRD)、振動樣品磁強(qiáng)計(VSM)、孔隙比表面分析儀和傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）等表征了納米Fe3O4及其復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)、磁性、比表面積、表面鍵合情況等。電化學(xué)性能研究顯示 MWCNT增強(qiáng)了Fe3O4的導(dǎo)電性，緩解了由于鋰離子脫入、嵌出造成的電極材料體積的改變，F(xiàn)e

3、3O4/MWCNTs復(fù)合納米材料在作為鋰離子電池負(fù)極材料時表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　Fe3O4納米微球首次在100℃一步合成，微球粒徑在80-120nm之間，為多晶，內(nèi)部有介孔。合成過程顯示微球經(jīng)歷了一個納米粒子自組裝-溶解再結(jié)晶的生長過程。VSM測試顯示樣品具有高的飽和磁化強(qiáng)度（87.96 emu/g）、低的矯頑力（27.12 Oe）和剩磁（4.67 emu/g）。Fe3O4微球/MWCNTs復(fù)合納米材料的電化學(xué)性能研究表

4、明，摻雜不同量MWCNTs對Fe3O4的放電比容量、充放電穩(wěn)定性和放電平臺都有很大的影響。對于不同 MWCNTs的摻雜量的樣品，在0.2C下第50個循環(huán)的放電比容量的大小為：40％MWCNTs（842.2 mAh/g）>30%MWCNTs（790 mAh/g）>20%MWCNTs（672.5 mAh/g）>10%MWCNTs（566.4 mAh/g）>純相Fe3O4納米微球（461.2 mAh/g）。
　　采用絡(luò)合共沉淀法在低溫(

5、100℃)合成了Fe3O4納米片，制備的樣品為單晶，超順磁性。之后我們在溶劑中加入了不同量的MWCNTs，合成了Fe3O4納米片/MWCNTs納米復(fù)合材料，F(xiàn)TIR研究發(fā)現(xiàn)碳納米管和Fe3O4納米片表面通過C-O-Fe鍵連接，在電化學(xué)性能方面，與純相Fe3O4納米片（循環(huán)保持率69.3%）相比，大部分Fe3O4納米片/MWCNTs納米復(fù)合材料循環(huán)保持率都在94%以上，放電比容量和循環(huán)保持率都有了很大的提升。另外，將制備的Fe3O4納米片

6、加入葡萄糖后煅燒得到Fe3O4/C復(fù)合材料，在0.2C下，第50次循環(huán)后的放電比容量為615 mAh/g，循環(huán)保持率為93.2%。相比于純相Fe3O4也有了很大的提高，并且其倍率性能也得到了很大的改善。
　　在100℃下也自組裝合成了牡丹花狀Fe3O4納米微結(jié)構(gòu)，樣品屬于超順磁性，晶型屬于面心立方（fcc）。加入MWCNTs，合成了Fe3O4納米復(fù)合材料。在電化學(xué)性能方面，牡丹花狀 Fe3O4納米微結(jié)構(gòu)/MWCNTs納米復(fù)合材料比