一維碳納米線陣列及其復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能.pdf

1、本文以電極材料的形貌設(shè)計為出發(fā)點，研究了一維碳納米線陣列材料的可控合成。以碳納米管（CNTs）和碳納米纖維(CNFs)生長機理為依據(jù)，制備了一種結(jié)構(gòu)新穎的螺旋碳納米纖維(HCNFs)薄膜電極，并詳細討論了其結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的對應(yīng)關(guān)系。另一方面，本文從制備具有納米電纜類結(jié)構(gòu)的復(fù)合電極出發(fā)，設(shè)計并制備了內(nèi)核材料為CNTs陣列、外殼材料為Fe3O4納米片的復(fù)合電極。兩部分內(nèi)容均體現(xiàn)了同一思想，即電極材料的電化學(xué)性能可以通過精心設(shè)計目標(biāo)材料的結(jié)

2、構(gòu)并以一定手段控制合成來實現(xiàn)。具體工作如下:
　　 (1)采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法合成了直接生長于集流體表面的HCNFs薄膜電極。HCNFs由多根CNF心s纏繞而成，其中CNFs的石墨晶面具有垂直于纖維軸向的取向性。這種開放的結(jié)構(gòu)為鋰離子的嵌入、脫出提供了方便，使得材料具有優(yōu)秀的電化學(xué)性能，在電流密度為400mA·gq-1下可逆比容量為550mAh·g-1，加大電流密度到2000mA·g-1可逆比容量仍可達到467mAh·g

3、-1。
　　 (2)采用電沉積法可控制備了CNTs-Fe3O4復(fù)合電極材料，該制備方法簡便、高效，可以對復(fù)合材料的形貌進行有效的控制。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，F(xiàn)e3O4納米片與CNTs陣列結(jié)合力強。其中合成的CNTs-Fe3O4(Fe3O4占37wt.％）組份的復(fù)合電極其首次放電比容量為1033mAh·g-1，首次充電比容量741mAh·g-1，在多周循環(huán)后比容量仍能保持在620mAh·g-1，高于CNTs陣列和Fe3O4納米顆粒的容