V2O5-TiO2納米管復合材料的制備及其電化學相關性質的研究.pdf

1、一維TiO2納米管由于其獨特的列陣結構以及物理、化學性能，在鋰離子電池、光裂解水制氫、傳感器及電化學電容器等領域擁有廣闊的應用前景，受到普遍關注。許多研究表明，為進一步提高TiO2納米管的功能性質，將納米金屬氧化物(如WO3、V2O5)負載于TiO2納米管上制得的復合材料可有效改善納米管表面結構、催化活性等性質。本篇論文在總結和借鑒國內外納米金屬氧化物與TiO2納米管復合研究的基礎上，采用脈沖電沉積技術于一維 TiO2納米管列陣上負載V

2、2O5納米顆粒，利用掃描電子顯微鏡(SEM)，X射線衍射儀(XRD)對所得樣品的結構，形貌，成分進行表征分析。討論V2O5/TiO2復合材料的電化學性質，并研究V2O5/TiO2復合材料的電化學嵌鋰性能。主要實驗結果如下：
　　 ①脈沖電流密度，關斷時間，導通時間，沉積時間，電解液濃度均能有效控制V2O5納米顆粒的大小和分散度。在0.2mol/L的VOSO4·6H2O電解液中，當脈沖電流密度范圍在35 mA/cm2～140 mA

3、/cm2時，沉積出的V2O5納米顆粒粒徑在10nm～60nm之間。當關斷時間為10ms～100ms時，顆粒粒徑在10nm～70nm之間。當導通時間為8ms～16ms時，粒徑變化范圍是5nm～35nm。當沉積時間為20min～60min時，粒徑變化范圍是5nm～110nm。當VOSO4·6H2O濃度為0.01～0.2mol/L時，沉積出的V205納米顆粒粒徑在5nm～35nm之間。
　　 ②利用循環(huán)伏安法(CV)研究不同制備條件下

4、的 V2O5/TiO2復合材料的基本電化學性質。結果表明，復合材料的CV響應為準可逆反應；復合材料中活性物質V2O5的粒徑大小、載量、分散度及基體的晶型結構是影響電極電化學性質的主要因素。V2O5顆粒的粒徑越小，載量越高，分散度越好，電極的電流密度越大。
　　 ⑧利用計時電位法(CP)研究不同制備條件對復合材料電化學嵌鋰性能的影響。結果表明：優(yōu)化脈沖沉積條件，可以有效提高V2O5/TiO2復合材料的放電比容量。不同電流密度(35

5、mA/cm2，70mA/cm2，140mA/cm2)下制備的V2O5/TiO2復合材料，35 mA/cm2條件下的放電比電容最高。不同沉積時間(20min，40min，60min)下制備的V2O5/TiO2復合材料，40min時的放電比容量最大。不同關斷時間(10ms，50ms，100ms)下制備的V2O5/TiO2復合材料，關斷時間為100ms時的放電比容量最大。循環(huán)測試研究表明，復合電極在經(jīng)過25次充放電后，其容量維持率為70.8％