钒氧化物纳米线的有序构筑、机理与性能研究

论文摘要

钒是一个典型的多价态过渡金属元素,它可形成多种不同类型的钒氧化物。其中一维钒氧化物纳米材料由于其特殊的优异性能,得到了越来越多的发展与应用。本文采用流变相自组装法合成出了两种不同形貌的纳米线,并用LB技术将产物进行有序构筑,又用流变相自组装法一步合成了捆状VO2纳米线阵列。主要内容和结果如下：1.采用流变相自组装法合成了V3O7·H2O纳米线,经400℃的淬火,得到V2O5纳米线,用CTAB对其进行表面处理,并用LB技术将其组装成局部有序的纳米线阵列,用广角XRD、小角XRD、UV-vis、SEM等手段对其结构进行表征,测试其电化学性能,结果表明：经过LB有序组装,纳米线具有了局部有序结构,这种有序排列为Li+离子的扩散提供了更多而有序的途径,改善了放电过程中Li+离子的扩散通道,从而更有利于锂离子的扩散。2.采用流变相自组装法合成了VO2纳米线,对其进行表面处理,并用LB技术将其组装成局部有序的纳米线阵列,用XRD、SEM等手段对其结构进行表征,并研究了其电化学性能,分析循环伏安和电导率测试结果发现VO2纳米线LB膜的电流密度和比容量比镀膜之前的VO2纳米线有了两个数量级的提升,这可能归因于VO2纳米线单层膜的则有取向和局部有序结构。分析了电化学性能的提升与VO2纳米线有序结构的关系,并在此基础上提出了锂离子在有序阵列中的嵌入和脱出机理。3.利用流变相自组装法成功地合成了捆状VO2纳米线阵列,并用XRD、SEM等手段对结果进行了表征。提出并分析了捆状VO2纳米线阵列的形成机理。测试了捆状VO2纳米线的电化学性能,发现高度有序的捆状VO2纳米线阵列的首次充放电容量较高,但是循环稳定性有待提高。并且发现,捆状VO2纳米线阵列结构的有序性和稳定性,对材料的电化学性能有着较大的影响。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 一维纳米材料
• 1.2 一维纳米材料的合成
• 1.3 一维钒氧化物纳米材料研究进展
• 1.4 一维纳米材料的有序化组装
• 1.4.1 流变相自组装
• 1.4.2 LB技术组装
• 1.4.3 其它方法
• 1.5 本课题研究内容及意义
• 第2章 钒氧化物纳米线的LB组装、机理及性能
• 2O₅纳米线的LB组装、机理及性能'>2.1 V₂O₅纳米线的LB组装、机理及性能
• 2.1.1 实验药品及设备
• 2O₅纳米线的制备与处理'>2.1.2 V₂O₅纳米线的制备与处理
• 3O₇·H₂O及V₂O₅纳米线的结构分析'>2.1.3 V₃O₇·H₂O及V₂O₅纳米线的结构分析
• 2O₅纳米线的LB有序构筑及表征'>2.1.4 V₂O₅纳米线的LB有序构筑及表征
• 2O₅纳米线LB膜的光致发光性能'>2.1.5 V₂O₅纳米线LB膜的光致发光性能
• 2O₅纳米线LB膜的交流阻抗谱'>2.1.6 V₂O₅纳米线LB膜的交流阻抗谱
• 2纳米线的LB组装、机理及性能'>2.2 VO₂纳米线的LB组装、机理及性能
• 2.2.1 实验药品及设备
• 2纳米线的制备'>2.2.2 VO₂纳米线的制备
• 2纳米线的LB有序构筑'>2.2.3 VO₂纳米线的LB有序构筑
• 2纳米线LB膜的电化学性能'>2.2.4 VO₂纳米线LB膜的电化学性能
• 2.2.5 本章小结
• 2纳米线的流变相-自组装、机理与性能研究'>第3章 捆状VO₂纳米线的流变相-自组装、机理与性能研究
• 2纳米线的流变相-自组装'>3.1 捆状VO₂纳米线的流变相-自组装
• 3.1.1 实验药品及设备
• 3.1.2 测试仪器
• 2纳米线的流变相-自组装'>3.2 捆状VO₂纳米线的流变相-自组装
• 2纳米线的结构分析'>3.3 捆状VO₂纳米线的结构分析
• 2纳米线的形貌结构'>3.3.1 捆状VO₂纳米线的形貌结构
• 2纳米线的相结构'>3.3.2 捆状VO₂纳米线的相结构
• 2纳米线阵列的形成机理'>3.3.3 捆状VO₂纳米线阵列的形成机理
• 2纳米线的电化学性能'>3.4 捆状VO₂纳米线的电化学性能
• 3.4.1 电池的组装
• 3.4.2 电池测试性能
• 3.4.3 循环伏安性能
• 3.5 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文和参加学术会议及项目情况
• 一、发表论文
• 二、专利情况
• 三、参加学术会议
• 四、参加项目
• 致谢