過渡金屬氧化物材料是一種潛在的高性能、高容量鋰離子電池負極材料。本文以鎳基金屬有機骨架化合物（Ni-MOF）為前驅體,采用氮氣燒結碳化法在600℃制備金屬鎳/碳復合材料（Ni/C）,再以Ni/C為前驅體經過空氣碳化法在300℃和360℃成功制備了納米級的金屬氧化鎳/碳復合材料（NiO/C）。通過PXRD、SEM、TEM、及電化學手段,系統評價NiO/C-300和NiO/C-360復合材料作為鋰離子電池負極材料的性能。復合材料NiO/C-300中的NiO納米顆粒結晶度高,均勻地分散在碳基質中。材料比表面積為249 m²·g^-1,孔徑為1.1 nm,復合結構和高比表面積有利于鋰離子的嵌入和脫出,緩解材料體積膨脹的同時提高了材料的電子和離子電導率,進而提高了材料的電化學性能。

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【部分圖文】：

圖1 Ni-MOF晶體的SEM(a)和TEM(b,c)圖像

采用SEM和TEM表征Ni-MOF前驅體外貌形狀(圖1)。圖1a的SEM圖像可知Ni-MOF前驅體是規則均勻的薄片狀圓盤晶體,圖1b是低倍TEM下沿c軸生長的單個晶體[001]晶面,晶體的長寬分別為800和600nm左右,晶體的厚度約為100nm(圖1c)。裘式綸課題組朱良奎....

圖2 Ni-MOF的PXRD譜圖

裘式綸課題組朱良奎博士曾報道聯合HRTEM、電子衍射層析成像(EDT)技術和粉末X射線衍射Rietveld精修確定Zr-MOF(UIO-66)納米晶體的結構[36]。該工作為納米尺寸的MOFs結構解析帶來了行之有效的方法。因此,本文中,我們采用上述方法解析納米Ni-MOF的晶體結....

圖3 Ni/C的PXRD譜圖(a)和TEM圖(b)

將Ni-MOF前驅體在氮氣氣氛下600℃碳化,可制備黑色粉末Ni/C樣品。圖3a為Ni/C的PXRD譜圖。圖中衍射角在2θ為25o出現的衍射峰可歸屬為無定型碳,衍射角44.3°、51.6°、和76.2°的衍射峰可歸屬為立方相金屬鎳(JCPDSno.04-0850)的(110)....

圖4 Ni/C的TG譜圖(a),NiO/C-300和NiO/C-360的PXRD譜圖(b)

通過熱重實驗分析Ni/C在空氣氣氛中制備NiO/C復合材料的碳化溫度。圖4a為Ni/C樣品在空氣中的熱重分析譜圖,譜圖表明,由于Ni納米顆粒在低溫空氣中熱氧化的原因,樣品質量增加,溫度為360℃,樣品質量最大,因此在熱處理過程中以碳化溫度360℃氧化Ni/C樣品。根據熱重譜圖....

本文編號：4058604