银钒氧化物/聚合物同轴纳米电缆的构筑、结构和性能研究

摘要

同轴纳米电缆不仅可以结合核层和壳层两种材料的性能优势，而且可以由两者异质界面和协调效应而产生新的性能，具有极大的研究价值。银钒氧化物(SVO)的层状结构，钒的多种氧化态，独特的离子特性和电化学性能，使其在锂离子电池正极材料方面有广阔的应用。但在实际应用中，银钒氧化物正极材料也存在着电导率低、容量衰减较快，循环可逆性差等缺点；而导电聚合物如聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)以其有较好的空气稳定性、较高的导电性、环境无毒性，可逆的氧化还原特性和易掺杂性在电化学等领域有着诱人的应用前景。本文以银钒氧化物/聚合物同轴纳米电缆为研究对象，利用XRD、FTIR、FESEM、TEM、I-V测试、电池充放电、循环伏安法和交流阻抗等现代测试方法，对上述纳米材料的结构和性能进行了表征与分析。主要的研究内容和结果如下：
　　 采用基于纳米线法两步构筑了银钒氧化物/聚合物同轴纳米电缆。首先采用流变相自组装法及简单水热法合成了产率极高、形貌和结构良好的β-AgVO3纳米线，然后使吡咯或苯胺单体在分散的β-AgVO3纳米线表面发生化学氧化聚合得到AgVO3/PPy和AgVO3/PANI同轴纳米电缆，壳层均匀，厚度范围为6～16nm。酸性介质、单体加入量过多及反应时间过长均易导致产物中Ag杂质的产生及主体材料的破坏。
　　 以同轴纳米电缆为正极活性材料组装锂离子电池。采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法研究了同轴纳米电缆的充放电容量、电化学循环可逆性、锂离子扩散等电化学性能，与纯β-AgVO3纳米线进行对比，发现PPy及PANI包覆均可改善β-AgVO3的电池性能，其中以AgVO3/PANI同轴纳米电缆的电化学性能最佳，其次为以(NH4)2S2O8作氧化剂构筑的AgVO3/PPy同轴纳米电缆，而以AgVO3作氧化剂构筑的AgVO3/PPy同轴纳米电缆电化学性能改善幅度不大，同时发现，聚合物量不是越大越好，这与所包覆的聚合物本身特性及产物结构组成差异有关；而Ⅰ-Ⅴ测试表明同轴纳米电缆电化学性能的改善与其导电性的提高有一定关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 同轴纳米电缆

1.1.1同轴纳米电缆概述

1.1.2同轴纳米电缆的制备方法

1.1.3 同轴纳米电缆的应用及展望

1.2银钒氧化物

1.2.1银钒氧化物概述

1.2.2银钒氧化物的结构特征与性质

1.2.3一维银钒氧化物纳米材料研究进展

1.3导电聚合物

1.3.1 导电聚合物概述

1.3.2导电聚合物的分类、结构特征和基本性能

1.3.3导电聚合物的制备方法

1.4本文研究内容及意义

第2章 银钒氧化物/聚合物同轴纳米电缆的构筑与表征

2.1实验原料及仪器

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验仪器

2.2银钒氧化物一维纳米材料的制备工艺

2.2.1 以V2O5溶胶为钒源的流变相自组装法

2.2.2 以NH4VO3为钒源的简单水热法

2.3银钒氧化物/聚吡咯同轴纳米电缆的构筑工艺

2.3.1 AgVO3作氧化剂

2.3.2(NH4)2S2O8作氧化剂

2.4银钒氧化物/聚苯胺同轴纳米电缆的构筑工艺

2.5结构与性能表征

2.5.1 结构表征

2.5.2性能表征

第3章 银钒氧化物/聚吡咯同轴纳米电缆的结构与性能研究

3.1 银钒氧化物一维纳米材料的结构分析

3.1.1 XRD分析

3.1.2 FESEM、TEM及EDS分析

3.2 AgVO3作氧化剂构筑的AgVO3/PPy同轴纳米电缆的结构与性能

3.2.1 结构分析

3.2.2性能研究

3.3(NH4)2S2O8作氧化剂构筑的同轴纳米电缆的结构和性能

3.3.1结构分析

3.3.2性能研究

第4章 银钒氧化物/聚苯胺同轴纳米电缆的结构与性能研究

4.1 银钒氧化物/聚苯胺同轴纳米电缆的结构分析

4.1.1 XRD分析

4.2.2 FTIR分析

4.2.3 FESEM及TEM分析

4.2银钒氧化物/聚苯胺同轴纳米电缆的性能研究

第5章 银钒氧化物/聚合物同轴纳米电缆的形成过程及结构对性能的影响

5.1 银钒氧化物/聚合物同轴纳米电缆的形成过程分析

5.2结构对电化学性能的影响

5.2.1聚吡咯和聚苯胺包覆的共同点

5.2.2聚吡咯和聚苯胺包覆的差异

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2展望

参考文献

硕士期间已发表和即将发表的论文、专利情况及参加科研项目情况

致 谢