基于液相激光熔蝕技術(shù)新型儲能納米材料的制備及其物性研究.pdf

1、液相激光熔蝕技術(shù)(Laser Ablation in Liquid，LAL)作為一種簡單、快捷、環(huán)境友好的納米材料合成手段，因其極端的熱力學(xué)條件以及快速淬滅的非平衡動力學(xué)過程，在獲得獨特的納米材料和納米結(jié)構(gòu)方面具有重要意義。本論文以液相激光熔蝕技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他常規(guī)的濕化學(xué)合成方法，開展了多種功能納米材料的制備及其應(yīng)用研究工作，包括復(fù)合納米結(jié)構(gòu)、自組裝納米結(jié)構(gòu)、摻雜納米結(jié)構(gòu)的制備及其在電化學(xué)電容器、鋰離子電池、可充電鋅-空電池等領(lǐng)域的

2、應(yīng)用。取得的創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)提出了一種制備MoS2/Co3O4復(fù)合納米材料的新方法。該方法首先利用1064 nm激光在去離子水中熔蝕金屬Co靶制備尺寸均勻、表面帶正電荷的Co(OH)2納米顆粒，然后將其與表面帶負電荷的MoS2納米片混合攪拌，在靜電吸附作用下得到了超細Co(OH)2納米顆粒均勻修飾的MoS2納米片，最后經(jīng)過70℃陳化處理便得到了MoS2/Co3O4復(fù)合材料，該方法簡單、有效;電化學(xué)測試結(jié)果顯示，由于Mo

3、S2與Co3O4間的協(xié)同效應(yīng)，MoS2/Co3O4復(fù)合材料電極具有比純相Co3O4電極更高的比容量和更優(yōu)異的循環(huán)充放電性能。
　　(2)發(fā)展了一種制備亞穩(wěn)相TT-Nb2O5單晶納米柱的新方法。該方法以液相激光熔蝕技術(shù)得到的高活性Nb膠體作為非離子前驅(qū)體，然后進行水熱處理，最終得到了一種亞穩(wěn)相TT-Nb2O5單晶納米柱。我們詳細討論了亞穩(wěn)相TT-Nb2O5單晶納米柱的結(jié)構(gòu)演變與自組裝過程，并且將其與石墨烯結(jié)合組裝成自支撐膜，可直接用

4、作鋰電池的負極材料，避免使用導(dǎo)電碳黑及連接劑，結(jié)果顯示該產(chǎn)物紐扣電池具有較高的首次放電容量以及優(yōu)異的循環(huán)充放電性能。
　　(3)設(shè)計了一種簡單、溫和、一步獲得Co摻雜Ni(OH)2花狀納米片結(jié)構(gòu)的新方法。該方法以液相激光熔蝕技術(shù)得到的高活性Co膠體作為非離子摻雜源，隨后置于含有Ni(NO3)2和Na2S2O3的混合溶液中室溫下陳化生長，無需高溫、高壓等條件，即可獲得具有花狀形貌的Co摻雜Ni(OH)2納米片結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測試結(jié)果顯示

5、，由于摻雜之后Ni(OH)2導(dǎo)電性的顯著提高以及產(chǎn)物獨特的表面微結(jié)構(gòu)特征，從而使其具有優(yōu)異的電化學(xué)電容性能。
　　(4)基于上述摻雜方法，通過改變反應(yīng)環(huán)境（去離子水與乙醇的混合溶液），還制備了形貌更加均一的Fe摻雜Ni(OH)2花狀納米片結(jié)構(gòu)，電化學(xué)測試結(jié)果顯示其具有比商用RuO2更優(yōu)異的OER電催化性能。
　　(5)研究了高活性Mn膠體對產(chǎn)物摻雜Ni(OH)2納米結(jié)構(gòu)的形貌影響。選擇液相激光熔蝕技術(shù)得到的高活性Mn膠體作為