三維有序大孔聚陰離子型氧化物材料的制備及表征.pdf

1、三維有序大孔(3DOM)材料是由孔徑大于50nm的球形孔在固體中按一定的有序陣列規(guī)整排列的納米孔材料。由于擁有大的比表面積和周期性微納結構,這種材料可以表現(xiàn)出特殊的性能,在光子學和能量轉換與儲存器件上有重要的應用。本文采用膠晶納米鑄造法,制備塊體KTiOPO4光子晶體、有序納米孔Li2V3(PO4)3/C和Li2FeSiO4/C納米復合正極材料,仔細研究了制備的材料的結構和性能。主要結果如下:
　　以溶膠-凝膠法制備出了KTiOP

2、O4-SiO2納米復合玻璃陶瓷,研究了其微納結構與透明性的關系,結果表明,在可見光范圍內(nèi)KTiOPO4晶體與SiO2玻璃基體大的折射率之差是降低透明性的主要因素。把KTiOPO4前驅溶膠填充進SiO2膠晶模板,經(jīng)過750℃熱處理后制備出了KTiOPO4納米晶體分散在有序 SiO2膠晶間隙中的蛋白石型塊體KTiOPO4-SiO2光子晶體材料;以聚苯乙烯(PS)膠晶為鑄模制備出了大孔KTiOPO4反蛋白石型塊體光子晶體材料。這些材料均對10

3、64納米的激光具有倍頻作用。
　　以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球組裝成的PMMA膠晶模板作為鑄模,成功地制備出了三維有序大孔Li2V3(PO4)3/C納米復合正極材料。3DOM Li2V3(PO4)3/C材料為三維面心立方有序連通的大孔且孔壁為“納米晶/非晶碳”的復合結構,孔徑為50-140 nm,孔壁致密燒結并包覆了一層非晶碳。電化學測試表明,在每個充放電倍率下,3DOM Li2V3(PO4)3/C的放電比容量都高于無模板的

4、樣品。在0.1 C倍率下,3DOM Li2V3(PO4)3/C首次放電比容量為155 mAh·g-1,無模板的體相Li2V3(PO4)3/C納米粉體的首次放電比容量則為128 mAh·g-1。當倍率增大為20 C時,3DOM Li2V3(PO4)3/C的放電比容量為70 mAh·g-1,而無模板的體相Li2V3(PO4)3/C納米粉體的比容量急劇衰減到23 mAh·g-1。3DOM Li2V3(PO4)3/C材料的倍率性能得到顯著提高。