钛基复合材料的制备及其电化学性能的研究
本文主要以水热-溶剂热的方法，通过采用不同的溶剂，合成出多种不同形貌的钛酸锂以及钛酸锂-二氧化钛的复合材料，借助结构表征手段XRD、形貌表征手段SEM和TEM以及电化学表征手段CV和充放电测试，对所合成材料进行物理和化学表征，主要内容如下: (1)钛酸锂-二氧化钛纳米颗粒。以聚乙二醇400(PEG-400)作为溶剂，180℃水热反应24 h和550℃高温煅烧处理，制备了Li4Ti5O12-TiO2纳米颗粒。结构表征显示，产物是由钛酸锂和二氧化钛组成，不含其它杂质。形貌表征显示，Li4Ti5O12-TiO2复合材料的尺寸大小在100-200 nm之间。电化学测试结果显示，在0.1C倍率时，首次放电比容量达315 mA h g-1;在1.0C倍率时，首次放电比容量达260 mA h g-1，经80次循环后，容量保持率为87％。这显示出Li4Ti5O12-TiO2纳米颗粒具有优异的电化学性能。 (2)钛酸锂和钛酸锂-二氧化钛微球。利用多元醇法，以丙三醇和水作为溶剂、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为表面活性剂，通过控制SDBS的量，合成出具有级次结构的Li4Ti5O12和Li4Ti5O12-TiO2微球。结构表征显示，当不添加SDBS时，产物为单相钛酸锂;当添加不同量的SDBS时，产物为Li4Ti5O12-TiO2复合材料，其中TiO2的晶型随SDBS量的改变而变化。形貌表征显示Li4Ti5O12和Li4Ti5O12-TiO2微球约为2-3μm，球的表而由纳米片组成。电化学测试结果显示，0.5、1.0、2.0和4.0C倍率下，Li4Ti5O12-TiO2-0.2微球的放电比容量分别为306.4、149.8、124.7、123.1 mAh g-1。 (3)钛酸锂-二氧化钛纳米片。在不添加任何表面活性剂的环境下，以二缩三乙二醇和水为溶剂，通过简单的水热-溶剂热反应，对不同pH（即不同锂源）、不同锂和钛的比例以及不同溶剂比对产物结构和形貌的影响进行XRD和SEM表征，实验结果表明，溶剂的pH值对Li4Ti5O12-TiO2纳米片的形成具有很重要的作用，溶剂中二缩三乙二醇和水的比例不同，Li4Ti5O12-TiO2复合材料具有不同的形貌，锂和钛的比例对Li4Ti5O12-TiO2复合材料的形貌没有影响，但对其结构有一定影响。
钛酸锂;二氧化钛;复合材料;制备工艺;电化学性能
青岛科技大学
硕士
无机化学
孙雪梅
2015
中文
TB333
78
2015-09-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）