過渡金屬氧化物空心結構和磷化物核殼結構的設計及其高效儲能研究.pdf

1、能源的開發(fā)研究一直以來是備受關注的話題，尤其是可再生的清潔能源。本課題主要采用水熱合成方法，成功地制備出了 Co3O4@Al2O3納米片復合材料和Fe2P/GC核殼八面體復合材料，并通過一系列的測試手段對樣品的形貌、成分及性能進行了表征和評估。這兩種材料分別在鋰離子電池（LIBs）和電化學析氫（HER）方面表現(xiàn)出色。由于樣品是以前驅物為模板，使得煅燒之后兩種產物的形貌結構都繼承了前驅物的外貌特征，從而獲得了結構新穎、性能優(yōu)良的復合材料。

2、
　　本研究首先采用水熱法合成了Co6Al2CO3(OH)16.4H2O納米片，以之為前驅物及模板，在氫氣下煅燒，得到 Al2O3包裹單質 Co納米顆粒的納米片（Co@Al2O3納米片），再通過馬弗爐氧化，成功地合成了均勻的超薄 Al2O3納米片包裹 Co3O4空心納米球的復合材料（Co3O4@Al2O3納米片），并且保持了前驅物的六邊形納米片形貌。這里相對惰性的Al2O3納米片作為活性成分Co3O4納米空球的支撐框架，使材料的結

3、構更加穩(wěn)固。這種新穎的結構設計使該材料具有超高的比表面積和卓越的電化學性能。在將其組裝成鋰離子電池的測試中，Co3O4@Al2O3復合材料在電流密度為0.1 A/g時的可逆容量高達1278 mAh/g，并且該材料的庫侖效率接近99％。因此，這種Co3O4@Al2O3納米片展現(xiàn)了超高的可逆容量和耐用的循環(huán)穩(wěn)定性，在鋰離子電池的應用上具有非常良好的前景。此外，合成了八面體的超薄石墨碳外殼包裹Fe2P顆粒的復合材料。首先，通過水熱法成功地制備

4、了含碳聚合物外殼包裹 Fe2PO5晶體的八面體顆粒（Fe2PO5/C）。然后，用這種前驅物作為模板，在管式爐還原煅燒得到內部為Fe2P顆粒，外部為超薄的石墨碳殼的中空核殼結構復合材料（Fe2P/GC），并且碳殼保持著前驅物的八面體外貌。這種中空核殼結構使活性材料達到均勻分散的狀態(tài)，碳殼的隔離使材料不容易團聚，能夠有效控制材料在電化學反應過程中的體積膨脹。Fe2P/GC核殼八面體被作為HER催化劑時，表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。在0.5 mol