溶胶凝胶结合电纺技术制备氧化物纳米结构纤维及其性能表征

论文摘要

由于一维纳米材料具有独特的性质和应用前景,近年来对其的研究成为一个热门领域。电纺技术作为制备一维纳米材料的重要方法之一,因其设备简单,适用范围广的特点备受瞩目。本文主要探讨利用电纺技术制备纳米结构纤维,并研究其电学及电化学性质。通过对接收装置的改进,实现微型器件的组装和测试;在对传统电纺纤维电化学性质研究的基础上,通过对电纺装置的改进,制备具有新颖结构的复合纳米纤维。1.ZnO纳米纤维的制备及单根纤维电性质测试氧化锌是一种应用广泛的半导体材料。近年来由于ZnO一维纳米材料表现出的优良电学性质,关于其制备有大量的文献报道。在本论文的第二部分,利用单管电纺技术,采用醋酸锌,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为原料,制备连续的直径为90-240nm的ZnO纳米纤维。利用X-射线粉末衍射、透射及扫描电子显微镜以及红外光谱、表面光电子能谱和热重分析技术对前驱体纤维及ZnO纳米纤维进行表征。通过对接收装置的改进,制备定向排列的单根前驱体纳米纤维。经过干燥及热处理过程,得到定向排列的单根ZnO纳米纤维,并研究其电学性质。2.LiCoO2/PVP复合纤维的制备和电化学性质测试在第二章中,利用电纺方法制备了LiCoO2/PVP复合纤维。纤维的直径为200-400nm。作为原料的LiCoO2纳米颗粒通过热分解LiCoC6H5O7·5H2O制得。所得的LiCoO2纳米颗粒和LiCoO2/PVP复合纤维经红外光谱、热重分析、X-射线粉末衍射、透射电子显微镜及扫描电子显微镜表征。通过对复合纤维充放电过程的研究,发现LiCoO2/PVP复合纤维具有作为锂离子电池负极电极的潜在应用价值。3.三管电纺制备LiCoO2/PEO/Co3O4纳米纤维通过对电纺装置的改进,利用同轴三管电纺技术,制备了具有新颖结构的LiCoO2/PEO/Co3O4复合纳米纤维。通过透射电镜及扫描电镜观察复合纤维的三层结构清晰可辨,厚度从外到内分别为～130nm,～100nm和～400nm。LiCoO2/PEO/Co3O4复合纳米纤维具有微型电池的结构。LiCoO2因其良好的电化学稳定性,平坦的充放电平台,较大的充放电容量和可逆性强等诸多优点作为锂离子电池阴极材料得以广泛应用,Co3O4是一种很有前途的阳极材料,而PEO是固体电解质,因此LiCoO2/PEO/Co3O4复合纳米纤维可以看作微型锂离子电池。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 溶胶-凝胶电纺技术
• 1.1.1 溶胶-凝胶电纺技术的基本原理
• 1.1.2 溶胶-凝胶电纺技术的国内外概况
• 1.2 锂离子二次电池
• 1.2.1.锂离子二次电池电极材料的要求
• 1.2.2.锂离子二次电池电极材料的国内外研究概况
• 1.3 本课题的选择目的和主要结果
• 1.4 主要表征方法和测试手段
• 1.5 参考文献
• 第2章 ZnO纳米纤维的制备及单根纳米纤维电性质测试
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 合成及组装
• 2.2.2 表征
• 2.2.3 电性质的测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 2.5 参考文献
• 2/PVP纳米结构复合纤维的制备与电化学性质测定'>第3章 LiCoO₂/PVP纳米结构复合纤维的制备与电化学性质测定
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 2纳米颗粒的合成'>3.2.1 LiCoO₂纳米颗粒的合成
• 2/PVP复合纳米纤维的制备'>3.2.2 LiCoO₂/PVP复合纳米纤维的制备
• 2纳米颗粒和LiCoO₂/PVP复合纳米纤维的表征'>3.2.3 LiCoO₂纳米颗粒和LiCoO₂/PVP复合纳米纤维的表征
• 3.2.4 电化学性质的测定
• 3.3 结果与讨论
• 2纳米颗粒'>3.3.1 LiCoO₂纳米颗粒
• 2/PVP复合纳米纤维'>3.3.2 LiCoO₂/PVP复合纳米纤维
• 3.4 本章小结
• 3.5 参考文献
• 2/PEO/Co₃O₄纳米结构复合纤维的制备'>第4章 LiCoO₂/PEO/Co₃O₄纳米结构复合纤维的制备
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 纳米颗粒的合成及复合纤维的制备
• 2/PEO/Co₃O₄复合纳米纤维的制备'>4.2.2 LiCoO₂/PEO/Co₃O₄复合纳米纤维的制备
• 4.3 结果与讨论
• 3O₄纳米颗粒'>4.3.1 Co₃O₄纳米颗粒
• 3O₄/PVP纳米结构复合纳米纤维'>4.3.2 Co₃O₄/PVP纳米结构复合纳米纤维
• 2/PEO/Co₃O₄复合纳米纤维'>4.3.3 三管同轴电纺LiCoO₂/PEO/Co₃O₄复合纳米纤维
• 4.4 本章小结
• 4.5 参考文献
• 结束语
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表