过氧钼酸溶胶制备的MoO_3纳米带及其电化学性能研究
过氧钼酸溶胶制备的MoO_3纳米带及其电化学性能研究
过氧钼酸溶胶制备的M oO3纳米带及其电化学性能研究祁琰媛,陈 文3,麦立强,胡 彬,金 伟(武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉430070)摘要:以过氧钼酸溶胶为反应前驱体采用简单的水热方法,在没有任何模板剂的条件下合成三氧化钼纳米带,通过XRD,SE M,TE M和IR等测试方法对产物进行结构表征和形貌分析。
结果表明,M oO3纳米带的宽度为100~500nm,平均厚度为70nm,长度可达十几μm;其电化学实验结果表明,M oO3纳米带的首次放电比容量可达310m Ah・g-1,循环10次后其放电比容量为265m Ah・g-1,容量保持率达85.5%,循环性能优良。
关键词:三氧化钼;溶胶;纳米带;电化学性能中图分类号:O611.4 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2007)01-0067-05 锂离子二次电池是20世纪90年代新发展起来的绿色能源,其以高可逆容量、高电压、高循环性能和高能量密度等优异性能而备受世人青睐,被称为21世纪的主导电源,其应用领域不断扩大。
同时随着电子器件的小型化和轻便化,锂离子二次电池容量的提高和循环性能的进一步优化便成为众多研究者亟须解决的问题[1~3]。
正极材料的形貌和结构在很大程度上影响着锂离子电池的电化学性能和Li+离子的扩散机制,从而成为制约其发展的瓶颈。
同时纳米材料的兴起为正极材料提供了一种新途径———纳米正极材料,它们因特殊的结构而具有高的容量和优良的充放电性能,因此成为人们研究的热点之一。
正交相M oO3(α2M oO3)属于宽禁带半导体(E g=3.05eV),具有显著的场发射性能和光致发光性能,并且在催化剂、电化学显色材料和电催化材料等方面具有潜在而广泛的应用[4~6],其中,α2M oO3因其特殊的层状结构作锂电池阴极材料得到广泛的研究,其作为锂离子二次电池正极材料在放电过程中的机制是溶剂中Li+离子嵌入到M oO3的层状结构中,发生局部规整反应生成Li x M oO3,即x Li++MnO3+x e-dischargechargeLi x M oO3同时伴有一个电子的嵌入。
控制合成三氧化钼纳米材料及其电化学性能的研究
控制合成三氧化钼纳米材料及其电化学性能的研究作者:李媛娄正松来源:《江苏理工学院学报》2018年第06期摘要:基于MoO3的电极材料在锂离子电池中具有极佳的物理化学和电学性质,在190 ℃下水热反应6 h 合成了三氧化钼纳米棒。
X射线衍射图表明产物是正交相三氧化钼。
扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察表明三氧化钼纳米棒长度为10 μm左右,宽度为200~100 nm,在产物中占85 %以上。
在对锂电池的充放电性能测试中,合成的MoO3纳米电极材料的初始放电比容量为1 344 mAh g-1,后期的库伦效率均为97 %左右。
探索了合成三氧化钼纳米棒的新途径,并且所获得的三氧化钼纳米棒有希望用于锂离子电池的替代阳极材料。
关键词:三氧化钼;纳米材料;锂电池中图分类号:TM911 文献标识码:A 文章编号:2095-7394(2018)06-0026-07可充电锂离子电池(LIB)具有高能量密度,高循环寿命和低成本的优点。
电池性能很大程度上取决于电极材料的设计和选择,由于商业上使用的石墨阳极具有有限的Li存储容量(理论容量为372 mAh g -1),因此,科研人员做了大量的研究,开发阳极材料对锂离子电池进行改进以满足日益增长的锂离子电池需求。
[1-2]在过去的几十年中,具有高理论比容量的金屬氧化物在锂电池领域引起了极大的关注。
由于过渡金属氧化物(TMO)基于锂的可逆转化机制,及对Li+具有的很高的反应潜力和强负载性,而具有高理论比容量。
其中,正交三氧化钼(α-MoO3)是最环保的TMO之一,具有1 117 mAh g-1 [3]的理论容量,约为石墨的三倍,且电阻率较低,因此,MoO3是阳极材料的有希望的候选者。
然而,Li+嵌入和脱出过程中发生的巨大的体积膨胀和较差的循环特性等问题阻碍了其在锂电池中的实际应用。
纳米结构的某些性质超过大块状晶体,将电极材料控制在纳米级是缩短Li+移动路径,增加Li+的嵌入位点的,减少能量损耗的有效方法,近年来,许多研究者已经采用多种方法制备出了不同形态的正交相三氧化钼。
氧化钼纳米结构的调控与电化学性能研究
氧化钼纳米结构的调控与电化学性能研究氧化钼纳米结构的调控与电化学性能研究导言:纳米材料的研究已经成为当前材料科学领域的热点之一。
纳米材料的特殊结构与性能使其在能源领域、催化化学等方面展示出良好的应用前景。
氧化钼 (MoO3) 是一种重要的纳米材料,具有良好的光学、电学性能和优异的催化活性,因此引起了广泛的研究兴趣。
一、氧化钼纳米结构的制备方法目前,研究人员已经开发出多种方法来制备氧化钼纳米结构。
常见的方法包括溶剂热法、水热法、热分解法、化学气相沉积法等。
这些方法使得我们可以控制纳米材料的形貌、尺寸和晶相,从而调控其光学、电学和催化性能。
二、氧化钼纳米结构的形貌调控通过不同的制备方法,可以得到不同形貌的氧化钼纳米结构。
研究表明,纳米结构的形貌对于氧化钼的电化学性能有着重要的影响。
例如,以片状结构为例,相比于球形纳米颗粒,片状结构具有更大的表面积,因此对于催化反应具有更高的活性。
此外,调控氧化钼纳米结构的形貌还可以改变其光学性能,例如增强荧光强度或扩展吸收光谱范围。
三、氧化钼纳米结构的电化学性能氧化钼纳米结构在电化学领域展示出优异的性能。
以电池为例,氧化钼纳米材料被广泛应用于锂离子电池、超级电容器和锂硫电池等能源存储装置中。
研究表明,调控氧化钼纳米结构的形貌可以改变其电子传输性质,从而影响电池的容量和循环性能。
此外,氧化钼纳米结构还具有优异的催化性能,可以应用于电催化水分解、氢气产生和氧还原反应等。
四、氧化钼纳米结构的应用前景由于氧化钼纳米结构优异的性能,其在能源存储、催化化学、光电子学等领域具有广阔的应用前景。
例如,在太阳能电池中,使用氧化钼纳米结构作为光敏材料可以提高光电转换效率。
此外,氧化钼纳米结构还可以应用于传感器、场发射器件等新型材料和器件中。
结论:通过调控氧化钼纳米结构的制备方法和形貌,可以实现对其性能的调控。
目前,研究人员已经取得了不少进展,并发现了一些新的物性现象。
然而,氧化钼纳米结构的制备和性能研究仍然存在一些挑战,例如结构的可控性、性能的稳定性等。
有序多孔球花状MoO3的制备及超级电容性能
第 48 卷 第 3 期2019 年 3 月Vol.48 No.3Mar. 2019化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry有序多孔球花状MoO 3的制备及超级电容性能游鑫标1,汪 山1,李晨琦1,顾文秀1,滕 跃2,宋启军1(1.江南大学化学与材料工程学院,江苏 无锡 214122;2.江南大学环境与土木工程学院,江苏 无锡 214122)摘 要:通过天然高分子介导的水热法和高温退火活化,两步简便制备了有序多孔球花状MoO 3。
采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)技术,对材料的形貌、组成和结构进行了表征。
循环伏安、恒电流充放电和循环寿命测试的实验结果表明,该材料具有良好的超级电容性能,在1A ·g -1的大电流密度下,首次放电质量比电容可达240 F ·g -1。
当测试电流密度为5A ·g -1 时,充放电循环2000次后的质量比电容的保持率仍可达81%,表现出优良的循环稳定性。
关键词:纳米材料;MoO 3;超级电容器;晶体生长中图分类号:TQ 136.1+2 文献标识码:A 文章编号:1671-9905(2019)03-0001-03研究与开发基金项目:国家自然科学基金项目(21307043)作者简介:游鑫标(1993-),男,硕士研究生,从事新能源和环境功能材料方面的研究。
E-mail: jiangnanchemistry@ 通信联系人:顾文秀,博士,副教授。
E-mail:guwenxiu1234@ 收稿日期:2018-12-26法拉第赝电容又称为氧化还原电容,其储能机理主要是通过电极材料表面附近的氧化还原反应进行。
由这一储能机理可知,制备多孔纳米材料是增大法拉第赝电容的有效方法,但是无序的孔结构可能会阻碍离子的传输,降低电容性能。
因此,构建具有有序多孔结构的纳米材料是提高法拉第赝电容的有效手段[1-4]。
纳米三氧化钼的合成方法及应用研究
纳米三氧化钼的合成方法及应用研究纳米MoO3的合成方法多样,并且可以通过不同的方法控制粒径和形态。
下面是几种常见的合成方法:1.溶液法合成:先将适量的钼酸和氨水溶解于水中,调节溶液的pH 值,在室温下搅拌反应一段时间,形成沉淀。
然后将沉淀通过离心或过滤得到纳米MoO32.水热法合成:将适量的钼酸和其中一种还原剂(如葡萄糖)溶解在水中,调节溶液pH值为酸性,然后在高温高压条件下加热反应一段时间。
最后通过离心或过滤获取纳米MoO33.热分解法合成:将适量的钼酸置于高温炉中,通过热分解反应制备纳米MoO3、该方法可以在较高温度下合成纳米MoO3,从而得到较小的粒径。
纳米MoO3在许多领域具有广泛的应用研究。
下面是几个主要的应用研究:1.传感器应用:纳米MoO3具有优异的化学、电学和光学性质,因此可以用于制备传感器。
例如,纳米MoO3可以制备气体传感器,用于检测一氧化碳、二氧化硫等有害气体;还可以制备湿度传感器,用于测量环境湿度。
2.电子器件应用:纳米MoO3具有半导体的特性,因此可以用于制备电子器件。
例如,可以将纳米MoO3作为电极材料,制备柔性电子器件,如柔性电池、柔性传感器等。
3.光电器件应用:纳米MoO3具有优异的光学性质,可以用于制备光电器件。
例如,可以将纳米MoO3作为光伏材料,制备太阳能电池;还可以将其作为透明导电薄膜,制备触摸屏、显示器等器件。
4.催化剂应用:纳米MoO3具有较高的催化活性,在催化反应中可以作为催化剂。
例如,纳米MoO3可以用于催化苯乙烯氧化、氢气催化转化等反应。
总之,纳米MoO3具有广泛的合成方法和应用前景。
通过不同的合成方法可以控制纳米MoO3的形态和粒径。
在应用研究方面,纳米MoO3在传感器、电子器件、光电器件和催化剂等领域都具有潜在的应用价值。
未来的研究可以进一步探索纳米MoO3在这些领域中的性能优化和应用拓展。
MoO_3纳米材料化学合成流程的研究
1 MoO3 的相结构和形貌
1. 1 M oO 3 的相结构 已经知道 ,MoO3 的相结构通常分为 3 种形式 ,
·8·
中 国 钼 业 2010年 2月
中包括线形 、纤维形 、棒形 、晶须形 、薄片形 、薄膜形 、 单壁纳米管 、多壁纳米管 、纳米带 、球形等非碳纳米 材料 。它们的制备方法和工艺参数可以千差万别 , 观察形 貌 的 方 法 有 各 种 电 子 显 微 镜 分 析 ( TEM、 SEM、HRTEM、HRSEM 等 ) 。本文仅举以下 2例 ,足 见其形貌的琳琅满目 。图 3是模板 ( CTAB )水热法 制备的纳米带 ,α - MoO3 TEM 照片 [ 31 ] 。图 4是无模 板水热法制备的 h - MoO3 六棱柱形 SEM 照片 [ 34 ] 。
MoO3 纳米材料具有很多特殊的性能 ,具有广泛 的应用潜力 ,其中包括 ,电子显示 、固体微生物 、气体
收稿日期 : 2009 - 10 - 25 作者简介 :徐志昌 (1935 - ) ,男 ,清华大学教授 ,《中国钼业 》编委 。
传感器 、记录材料 、石油催化剂等 。它也是制备其他 含钼纳米材料理想的前驱体 , 如 , 层状纳米 MoS2 、 MoSe2 、纤维状 Mo 粉以及各种主 - 客化合物 。此 外 ,良好的光致变色和电致变色性能在智能材料中 具有广泛的应用潜力 。纳米级 MoO3 具有优异的可 逆光色性和较高的光学对比度 ,其性能在信息存储 、 图像显示及调节光线等方面具有潜在的应用价值 , 可作为电致变色 、光致变色 、智能伪装等器件的核心 材料 ,在显示设备和军事装备等领域具有广阔的应 用价值 。
水热合成MoO3纳米带的生长机理研究
 ̄ntueo tr l SineadE gn e n,Wu a nvr t o eh o g, hn4 0 7) lsi t fMae a cec n nt r g t is c i hn U iesyf Tc nl Wua 3 0 0 i o y
Ab t a t sr c :Mo y d n m o i e n n b h r e n s n h sz d b sn t b e Mo o s a r c ro n e l b e u t ix d a o e s we e b e y t e ie y u i g sa l O3 s l s p e u s r u d r r h d o h r lc n i o . h t c u e a d mo p oo y o e s mp e e e c a a t r e y XRD. EM n EM. y r t e ma o d t n T e s u t r n r h l g ft a ls w r h r c e i d b i r h z S adT T eg o t c a im f h O3 a b h a v sia e ysu yn e ifu n eo y r t ema e e a u e h r w h me h n s o e Mo n e sw si e t td b t d ig t n l e c f d oh r l mp r t r t n n g h h t a d r a t n t n t e sr cu e a d mo p o o y o e p o u t. h O3 o so ti e y in e c a g t o n e c i meo t t r n r h l g f h r d c s T e Mo l b an d b x h n e meh d o i h u t s o w r is y t n fr d i t t sa l — O3 c o o s n u s q e t t b e o t o h mb c Mo a o e s e e f t a so me n o me a t b e h Mo r r d ,a d s b e u n l s l r r o i O3n n b h rl mi y a h w r r d wi e r a t nt mp rt r n i . e ef me t t e ci o h h o e eauea dt me
氧化石墨烯复合α-MoO_(3)的制备以及电化学性能的研究
氧化石墨烯复合α-MoO_(3)的制备以及电化学性能的研究王静;尚晨伟;董国涛;葛烨;李育飞;徐立新
【期刊名称】《化工新型材料》
【年(卷),期】2024(52)3
【摘要】通过水热法制备了α-MoO_(3)纳米棒前驱体,再通过退火的方式制备出超长α-MoO_(3)纳米棒(10μm),采用超声法将α-MoO_(3)纳米棒锚定在氧化石墨烯(GO)纳米网之间,制备三明治结构的GO@MoO_(3)纳米材料,对其进行物相形貌分析和电化学测试。
实验结果表明,根据恒电流充放电曲线,GO@MoO_(3)电极在1A/g时显示出高达370F/g的高比容量,远高于原始MoO_(3)电极214F/g的比容量;根据循环伏安曲线,与原始的MoO_(3)电极相比,GO@MoO_(3)电极表现出显著增强的比电容,在5、10、20、30、40和50mV/s下,比电容可分别高达805、594、479、430、394和355F/g)。
【总页数】5页(P76-80)
【作者】王静;尚晨伟;董国涛;葛烨;李育飞;徐立新
【作者单位】安徽理工大学材料科学与工程学院;浙江工业大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB33
【相关文献】
1.一步法制备的还原氧化石墨烯/二氧化锰复合材料形貌控制及其电化学性能
2.四氧化三钴/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能
3.氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其电化学性能
4.石墨烯/层状双氢氧化物复合材料的制备及电化学性能研究
5.硫化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备及电化学储能性能研究
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MoO_3纳米材料的合成及电化学嵌镁性能研究
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南 开 大 学学 报 ( 自然 科 学 版 )
第 4 卷 3
( ) 后将 混合 物转 移 到反应 釜 中, 1 0℃下 水热 反应 5d 经 过滤 、 水 乙醇和 乙醚 反复 洗涤后 得 4最 在 2 . 无 到 白色 的产 物 即包含模 板 的 Mo , 作 Mo 一 mp O。记 O。 Te .
文 章 编 号 :0 6 — 9 2 2 1 ) 6 0 0 — 4 4 57 4 ( 0 0 0 — 0 50
新 能 源 材 料 研 究
M o 纳 米 材 料 的 合 成 及 电化 学 嵌 镁 性 能 研 究 O3
司玉昌 , 孙文军 , 王贺孔 , 邓昌 辉, 牟心红 , 焦丽芳 , 袁华堂
道 l ]采用 有机 模板 法 , 以制 备各 种不 同形 态 的 Mo , : O。 维[ 、 _ . 1 可 O。 如 Mo 纤 3 中空 的 Mo 纳 米球 等. ] O。 尽
管 毫米 尺寸 的 Mo 晶须 已被 发 现几 十 年 了[ , 是它 的工 业 化 制备 至 今仍 是研 究 的热点 . 近 , 陈化 O。 5但 ] 最 以 的 钼酸 胺 为原 料 , 稀 硝 酸调 节 其 p 值 后 转 移 至 反应 釜 内水 热 反应 制备 了 Mo 纳 米棒 . az e等 经 H O。 ]P tk 人 _以 Mo ・ H O 和 稀醋 酸 为原 料采 用水 热 反应 合成 了微 米 级 的 Mo 纤 维. 者 前期 工作 以钼酸 胺 7 ] O。 2 O。 作 为原料 , 采用 比较 简 洁的新 型方 法合 成 了微米 级棒 状 Mo 超细材 料 , 文对 材料 的电化 学嵌 镁性 能进 O。 本
M o 3・2 2 ; O H O
() 1 2 将 0mmo O。 2 O 与 5mmo 十八 胺溶 解 到 5mL无水 乙醇 中 , l Mo ・ H2 l 室温 下搅拌 2h ;
基于MoO3纳米材料的气敏与光电双功能特性研究
基于MoO3纳米材料的气敏与光电双功能特性研究基于MoO3纳米材料的气敏与光电双功能特性研究摘要:近年来,随着纳米科技的快速发展,气敏材料的研究备受关注,尤其是具备光电双功能特性的材料。
本研究通过制备MoO3纳米材料,并系统地研究了其在气敏和光电方面的特性。
结果表明,制备的MoO3纳米材料具有良好的气敏和光电性能,对多种气体显示出灵敏的响应。
这些研究为开发促进生活中气体监测及等领域应用的新型材料提供了重要的理论和实验基础。
1. 引言纳米材料作为一种具有特殊性质和应用潜力的功能性材料,正受到广泛的研究关注。
在气体监测和光电器件领域,具备气敏和光电双功能的材料被认为具有很大的潜力。
其中,过渡金属氧化物MoO3纳米材料因其结构特殊、表面离子交换性能优异和光电响应性能突出,成为研究的热点之一。
2. 实验方法2.1 材料制备本研究采用溶液热分解法制备了MoO3纳米材料。
首先,在一定比例的乙二醇溶液中加入相应的钼酸铵和硝酸铈的混合溶液,并进行超声处理,形成均匀的混合溶胶。
随后,将混合溶胶在热板上连续加热,获得结晶良好的纳米MoO3。
2.2 气敏性能测试将制备的MoO3纳米材料铺在陶瓷基片上,并利用焦耳效应法对其进行电阻测量。
在实验室内搭建的气体检测系统中,通过改变气体的浓度,检测材料对气体的响应情况。
2.3 光电性能测试利用紫外可见光谱仪对MoO3纳米材料的光电性能进行测试。
通过改变光源的功率和波长,测定不同条件下的吸光度和光电流。
3. 结果与讨论3.1 气敏性能实验结果显示,制备的MoO3纳米材料对多种气体具有灵敏的气敏响应能力。
在一定气体浓度下,材料的电阻值发生明显变化,表明其对气体的吸附和解吸能力强,具备良好的气敏性能。
3.2 光电性能实验结果还显示,制备的MoO3纳米材料对可见光和紫外光具有良好的吸收能力,并产生光生电流。
随着光源功率和波长的变化,材料的光电流值发生明显变化,表明其具备出色的光电性能。
AgMoO3纳米带的制备及其对三乙胺的气敏性能
第37卷第2期 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报(自然科学版) Vol.37,No.2 2021年3月 Journal of Qiqihar University(Natural Science Edition) March,2021Ag/MoO3纳米带的制备及其对三乙胺的气敏性能杨铂玮,申书昌,隋丽丽(齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006)摘要:利用简单的一步水热法成功制备了α-MoO3纳米带,之后采用光照法将Ag纳米粒子负载于α-MoO3纳米带表面,制备了Ag/MoO3纳米带复合材料。
将制备的Ag/MoO3纳米带制备成气敏元件,测试了对三乙胺气体的气敏性能。
结果表明,在温度170℃时,Ag/MoO3纳米带复合材料对三乙胺气体表现出良好的气敏性能,与纯相MoO3纳米带相比,Ag/MoO3纳米带对三乙胺的气敏性能明显提高,对100μL·L-1三乙胺的响应值由纯相α-MoO3纳米带的213.7提高到416.0,最佳工作温度由217℃降低到170℃。
最低检出限为0.1μL·L-1,相关研究可以应用于实际工业生产中痕量三乙胺的高灵敏度检测。
关键词:MoO3纳米带;Ag负载;气敏性能中图分类号:TB383 文献标志码:A 文章编号:1007-984X(2021)02-0060-05随着工业的发展,生产过程中排放到大气中的有毒、有害气体日益增多,不但污染环境,而且危害人类的健康,有些气体即使在浓度较低时,也会使人呼吸困难和中枢神经受损[1]。
传统的检测方法包括:比色法[2]和光谱法[3-5],但这些方法的缺点是:样品前处理较为繁琐、检测周期长、设备昂贵并且无法实现在线检测。
因此,开发可以对目标气体进行准确识别、浓度检测和实时报警的检测器具有深远的意义。
基于半导体金属氧化物的气体传感器具有检测速度快、操作简便、结果准确、携带便捷等优点,是目前检测易燃、易爆、有毒、有害气体的重要手段。
三氧化钼(MoO3)微晶的制备及其光催化性能研究
三氧化钼(MoO3)微晶的制备及其光催化性能研究三氧化钼(MoO3)微晶的制备及其光催化性能研究摘要:本文针对三氧化钼(MoO3)微晶的制备及其光催化性能展开研究。
首先,采用溶剂热法合成了不同形状、尺寸和晶面的MoO3微晶。
然后,通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其形貌和结构进行表征。
最后,利用紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光催化分解罗丹明B(RhB)的实验测试了MoO3微晶的光催化性能。
引言:现代社会面临着能源紧张和环境污染等问题,催化材料的研究变得尤为重要。
MoO3作为一种潜力巨大的催化材料,具有广泛的应用前景。
然而,传统的制备方法往往无法得到具有良好光催化性能的MoO3微晶。
因此,我们需要对MoO3微晶的制备过程进行深入研究,以便进一步提高其光催化性能。
实验方法:1. 溶剂热法制备MoO3微晶:将适量的高纯度钼酸铵和乙二醇溶于正确比例的高纯度正己烷溶液中,搅拌至均匀。
将混合溶液转移到一烧杯中,放入电热板上加热蒸发,待溶液变浓稠时,继续加热至沸腾,然后用漂移法转移到静置沉淀。
沉淀物经多次洗涤和离心后,放入烤箱中干燥得到MoO3微晶。
2. 表征技术:利用SEM和TEM对制备得到的MoO3微晶的形貌和结构进行表征。
3. 光催化性能测试:利用UV-Vis DRS对MoO3微晶的光吸收性能进行测试,并通过光催化分解RhB实验评估其光催化性能。
结果与讨论:通过溶剂热法制备得到了具有不同形状、尺寸和晶面的MoO3微晶样品。
SEM和TEM观察结果表明,制备得到的MoO3微晶具有较好的形貌和结构,可以满足后续实验的要求。
UV-Vis DRS测试结果显示,MoO3微晶在可见光范围内表现出良好的光吸收性能。
此外,光催化分解RhB实验结果表明,MoO3微晶对可见光具有显著的光催化活性。
在可见光照射下,RhB溶液的降解效果随着MoO3微晶投入量的增加而增加。
结论:本研究成功制备了具有良好形貌和结构的MoO3微晶,并且对其光催化性能进行了评估。
MoO3纳米材料的导向合成及其对亚甲基兰吸附性能的研究的开题报告
MoO3纳米材料的导向合成及其对亚甲基兰吸附性能的研究的开题报告题目: MoO3纳米材料的导向合成及其对亚甲基兰吸附性能的研究一、研究背景和意义近年来,纳米材料在化学、物理、材料科学等诸多学科中引起了广泛的关注和研究,其独特的物理化学性质和应用潜力受到了广泛的关注。
MoO3作为一种重要的半导体材料,在光电子、化学传感等领域中有广泛的应用。
MoO3纳米材料,在比表面积、光催化等方面具有优异性能。
因此,MoO3纳米材料的研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
随着社会和经济的发展,对新型环保材料的需求越来越高,其中催化剂是其中重要的一类,能够有效降解有害物质和污染物。
亚甲基兰(methylene blue,MB)作为一种广泛应用于染料工业和医药工业的有机染料,具有强烈的可见光吸收能力和良好的稳定性,因此对其催化降解的研究具有重要意义。
MoO3纳米材料作为一种催化剂,其对于亚甲基兰的吸附和催化降解性能也成为了研究的热点。
因此,对MoO3纳米材料的导向合成及其对亚甲基兰吸附性能的研究,具有重要的理论意义和现实意义。
二、研究思路和方案(1)MoO3纳米材料的导向合成通过文献调研,可知MoO3纳米材料的制备方法较多,包括水热法、溶胶-凝胶法、气-液界面法等。
本项目拟采用气-液界面法制备MoO3纳米材料,其具体步骤如下:1)在底部加入溶液体系,常规硅胶、辅助去离子水和酸化剂组成;2)将功率设置为165W,将铝片放在溶液表面;3)设置时间和温度,最后将沉淀用淬冷水洗涤和干燥。
(2)MoO3纳米材料对亚甲基兰吸附性能的研究通过实验测试,可以得到MoO3纳米材料的亚甲基兰吸附量,进一步对其催化降解性能进行研究,探讨其反应机理。
三、预期成果通过本研究,可得到MoO3纳米材料的导向合成方法,并探究其对亚甲基兰吸附性能和催化降解性能的影响。
预期成果包括:(1)成功合成MoO3纳米材料;(2)得到MoO3纳米材料对于亚甲基兰的吸附量,并探讨其吸附机理;(3)研究MoO3纳米材料对于亚甲基兰的光催化降解性能,分析其降解机理。
MoO_3基纳米复合材料的制备及其电化学性能研究
12 样 品的制 备 .
导 电率 和离 子 电导 率 都 较 低 , 因而 提 高 其 导 电性 进 而稳 定 其 循 环 性 能 是 首 要 任 务 。采 用 包 覆 、 掺 杂、 和其他 材 料 的复 合 等 手 段 能 够 有 效 达 到 这 一
目的 。碳 纳 米 管 ( N s 具 有 高 宽 比 , 直 径 , CT) 小 低
A s a tMo 3C T , o 3 P )adMo 3P y C T aoo p se eepeae yut snc i es nme o i N s b t c : O / N sM O/ Pr n O / P / N s ncm oi s r rprdb laoi ds ro t dwt C T r n t w r p i h h
联 系人 简 介 : 娟 (9 2 ) 女 , 教 授 , 要 从 事 储 能 电极 材 料 的 制 备 和 性 能 研 究 。E m i lp na @ 13 tm 李 17 一 , 副 主 — al j ap n 6 . o :-
17 00
化 学 研 究 与 应 用
第2 4卷
氧化 物 J具有 较 低成 本 、 高 电化学 活性 和 环 境 , 较
Ke r s: O3 P y n n c mp st tra ; lc r c e c lc p ctr y wo d Mo / P ; a o o o i mae l ee to h mi a a a i e i o
超 级 电容 器 是一 种性 能 介 于 电池 与 传 统 电容 器 之 间 的新 型储 能器 件 , 有 功率 密 度 高 、 放 电 具 充
结果表 明 , 复合材料 的比容量 均高于 Mo ,其 中 , O, 由于 M O/ P o , P y特殊 的一维 核壳 结构使 其具有 较高 的 比表
低温制备具有强荧光性能三氧化钼纳米带水溶胶
低温制备具有强荧光性能三氧化钼纳米带水溶胶张源;吴良专;余愿;李豫珍;只金芳【摘要】通过过氧化途径,在低温(100℃)且不使用模板和有机溶剂的条件下,成功制备了具有良好荧光性能的三氧化钼(MoO3)纳米带水溶胶.利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、荧光光谱仪、荧光显微镜等表征手段对所制备溶胶的结构及性能进行了表征.结果显示,溶胶是由长度约为100μm,宽度为50 nm到100 nm,厚度小于10 nm的MoO3纳米带组成.所制备的溶胶烘干后可以得到大面积的MoO3纳米带薄膜,薄膜具有很好的韧性.荧光光谱图及荧光显微镜照片显示,纳米带溶胶及干燥后所得到的自支撑(free standing)纳米带薄膜均具有良好的荧光性能,表明其在光学成像、传感及LED等方面具有很好的应用前景.%Colloidal molybdenum trioxide ( MoO3 ) nanobelts aqueous sols with high photoluminescence performance were success fully synthesized at low temperature (100℃) without assistance of any organics and templates. X-ray diffraction (XRD), high-resolution transmission electron microscopy ( HRTEM), Fluorescence spectrameter and Fluorescence Microscope were used to characterize the structures and the properties of the as-prepared MoO3 sols. The results revealed that the MoO3 aqueous sol prepared is composed of a large number of colloidal MoO3 nanobelts. The length of the nanobelts is about 100 μm, while the width is about 50-100 nm and the thickness is less than 10 nm. Large area free-standing MoO3 nanobelts film with good toughness were obtained when the colloidal sols was dried . Its fluorescence properties were characterized by Fluorescence Microscope. The as-prepared MoO3nanobelts sols and free-standing MoO3 nanobelts film both display high photoluminescence performance, which indicates their potential uses in fluorescence imaging, sensing and LED.【期刊名称】《影像科学与光化学》【年(卷),期】2012(030)005【总页数】6页(P384-389)【关键词】三氧化钼;溶胶;纳米带;薄膜;荧光【作者】张源;吴良专;余愿;李豫珍;只金芳【作者单位】中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室,北京100190;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室,北京100190;中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室,北京100190;中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室,北京100190;中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室,北京100190【正文语种】中文【中图分类】O64一维纳米材料由于结构和尺寸效应,具备重要的光电性能,在很多方面显示出重要的应用价值[1-8].在诸多的一维纳米材料之中,过渡金属氧化物纳米材料,如:二氧化钛(TiO2)、三氧化钨(WO3)、三氧化钼(MoO3)等,在催化、传感、电化学及涂层等诸多领域有广泛应用前景.近年来,一维氧化钼纳米材料由于其良好的荧光性质,在光学成像、传感及LED等领域存在潜在的应用前景,因而引起了研究者的广泛重视[9-11].传统的基于金属有机化合物的溶胶凝胶工艺在溶液化加工、薄膜制备等方面具有显著的优势,然而,为了获得晶化产物,通常需要后续的高温烧结步骤,这对材料的基底有很高的要求,同时,高温烧结过程难以实现对产物的粒径、形貌等参数的控制.最近,基于过氧化途径制备V2O5、TiO2、WO3等过渡金属氧化物的方法引起了研究者的广泛关注.这种过氧化途径首先利用过氧化氢水溶液溶解相应的金属或金属盐得到金属过氧化物,再分解相应过氧化物低温制备晶态金属氧化物[12,13].这一合成方法,具有以下优势:(1)水溶液体系的反应过程,环境友好;(2)相对低的晶化处理温度,不仅节约能源,还为在柔性基底上的应用提供可能;(3)相比较热解有机金属盐的方法,具有较好的原子经济性(有机金属化合物中,所有的碳均需要通过烧结过程除去);(4)溶液化加工的自组装过程可以对产物的形貌和尺寸等加以控制.我们利用过氧化过程,在较低温度下,成功制备了MoO3纳米带水溶胶,这些水溶胶由长度为100μm左右,宽度为50 nm到100 nm,厚度小于10 nm的MoO3纳米带组成.溶胶烘干后可以制备出大面积的MoO3纳米带薄膜,薄膜具有很好的韧性.荧光光谱图及荧光显微镜照片显示,所制备的MoO3纳米带溶胶及其干燥后形成的MoO3纳米带薄膜,具有良好的荧光性能,展示了其在光学成像、传感及LED等方面具有潜在的应用价值.金属钼粉、蒸馏水、双氧水(体积分数30%);化学试剂均为分析纯,北京化学试剂公司产品,使用前无进一步处理.1.00 g金属钼粉被加入到200 m L双氧水与水的混合溶液中(体积比为1∶1),快速搅拌后,得到浅黄色澄清透明溶液.将溶液转移到三口烧瓶中,100℃加热回流24 h,得到浅黄色透明的水性溶胶.将所得溶胶通过自然干燥,得到大面积、具有良好韧性的Mo O3纳米带薄膜.使用X射线粉末电子衍射仪(X′pert pro)测量样品的晶体结构,Cu Kα,λ=0.154 nm,管电压40 k V,管电流100 m A;透射电子显微镜(TEM,CM200/FEG)用来分析样品的微观形貌,样品分布在有铜网支撑的非晶碳膜上,电镜加速电压为200 k V;其他仪器的型号分别为:荧光光谱仪(F-4500 spectrophotometers);荧光显微镜(OLYMPUS BX51),激发波长λex=330—385 nm.图1(a)是MoO3溶胶样品的数码照片,可以看到,所得样品为均匀稳定的溶胶.把该溶胶制样,利用透射电子显微镜分析.图1(b)为溶胶样品的低倍电镜照片,由图中可以看出,所制备的MoO3溶胶样品是由大量的纳米带组成的,纳米带长度在100μm左右,宽度在50—100 nm之间.图1(c)为单根纳米带的高倍电镜照片.放大后的照片进一步证明了MoO3形貌确实为纳米带,而且在照片中纳米带以一种弯曲的状态存在,显示其具备良好的柔韧性,从纳米带的侧面看,纳米带的厚度在10 nm以下.将表面皿中的纳米带溶胶自然干燥后,会在表面皿底部形成一层薄膜,将其揭下后,可得到如图1(d)中所显示的薄膜.利用此方法,可制备大面积的纳米带薄膜.图1(e)为将薄膜折叠后的照片,图1(f)为薄膜折叠再展开后的照片,对比可以发现将薄膜折叠再展开后,薄膜没有发生断裂且无折痕,表明该薄膜可以任意弯曲而不折断,并且具有良好的柔韧性.纳米带溶胶自然干燥后形成大面积自支撑(free-standing)纳米带薄膜,应用XRD对纳米带薄膜的结构进行表征,结果如图2所示.图中主要的衍射峰可以用正交相MoO3结构(JCPDS:No.05-0507)标定,说明所制备的纳米带为MoO3纳米带.正交相三氧化钼具有层状结构,晶体中各个[MoO6]单元在一个方向上共边相连,另一个方向共顶点相连,形成一个二维无限延伸的平面层.透射电子显微镜及XRD图谱分别证明了所制备的溶胶样品为MoO3纳米带溶胶,自然干燥后所得到的自支撑(free-standing)薄膜为MoO3纳米带薄膜.图3是制备的MoO3纳米带溶胶在室温下的荧光发射光谱,激发波长为250 nm.从图中可以看出,MoO3纳米带溶胶在紫外光激发下,具有较宽的发射波段,从400 nm到600 nm,最高发射峰在460 nm左右,500 nm处有一个肩峰,从而显示所制备的MoO3纳米带溶胶具备良好的荧光性能.为了研究溶胶干燥后所形成的薄膜的荧光性能,我们用荧光显微镜对薄膜进行了表征.图4为该薄膜在荧光显微镜下的照片,(a)为明场下所得照片,(b)为其在荧光显微镜紫外光源激发下所得照片,该图显示所制备的薄膜具有良好的荧光性能. 在较低温度下,利用过氧化途径,成功制备了具有良好荧光性能的MoO3水溶胶.该溶胶是由长度为100μm左右,宽度为50 nm到100 nm,厚度小于10 nm的MoO3纳米带组成.将其自然干燥后可以制备出大面积的MoO3纳米带薄膜,所制备的薄膜具有很好的韧性.荧光发射光谱及荧光显微镜显示所制备的MoO3水溶胶及自支撑(free-standing)薄膜具有良好的荧光性能,我们期望进一步将其应用在光学成像、传感及LED等领域.【相关文献】[1] Pan Z W,Dai Z R,Wang Z L.Nanobelts of semiconducting oxides[J].Science,2001,291(5510):1947-1949.[2] Law M,Kind H,Messer B,Kim F,Yang P D.Photochemical sensing of NO2with Sn O2nanoribbon nanosensors at room temperature[J].Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,2002,41(13):2405-2408.[3] Pan Z W ,Dai Z R,Wang Z L.Lead oxide nanobelts and phase transformation induced by electron beam irradiation[J].Appl.Phys.Lett.,2002,80(2):309-311. [4] Dai Z R,Gole J L,Stout J D,Wang Z L.Tin oxide nanowires,nanoribbons,and nanotubes[J].J.Phys.Chem.B.,2002,106(6):1274-1279.[5] Shi W,Peng H,Wang N,Li C P,Xu L,Lee C S,Kalish R,Lee S T.Single-crystalline gallium nitride nanobelts[J].J.Am.Chem.Soc.,2001,123(44):11095-11096.[6] Gao Y H,Bando Y,Sato T.Nanobelts of the dielectric material Ge3N4[J].Appl.Phys.Lett.,2001,79(27):4565-4567.[7] Bae S Y,Seo H W,Park J,Yang H,Park J C,Lee S Y.Single-crystalline gallium nitride nanobelts[J].Appl.Phys.Lett.,2002,81(1):126-128.[8] Zach M P,Ng K H,Penner R M.Molybdenum nanowires by electrodeposition [J].Science,290(5499):2120-2123.[9] Zeng H C.Chemical etching of molybdenum trioxide:a new tailor-made synthesis of MoO3catalysts[J].Inorg.Chem.,1998,37(8):1967-1973.[10] Kim J,Lee C W,Choi W.Platinized WO(3)as an environmental photocatalyst that generates OH radicals under visible light[J].Environ.Sci.Technol.,2010,44(17):6849-6854.[11] Choi S K,Kim S,Lim S K,Park H.Photocatalytic comparison of TiO2nanoparticles and electrospun TiO2nanofibers:effects of mesoporosity and interparticle charge transfer[J].J.Phys.Chem.C.,2010,114(39):16475-16480.[12] Parida M R,Vijayan C,Rout C S,Sandeep C S S,Philip R,Deshmukh P C.Room temperature ferromagnetism and optical limiting in V2O5nanoflowers synthesized by a novel method[J].J.Phys.Chem.C,2011,115(1):112-117.[13] Hu X,Ma D,Liang J,Xie Q,Zhu Y,Qian Y.Hydrothermal synthesis ofV0.13Mo0.87O2.935nanowires with strong blue photoluminescence[J].J.Phys.Chem.C,2007,111(16):5882-5885.。
α-MoO3纳米带的制备及电化学性能
α-MoO3纳米带的制备及电化学性能赵张媛;杨元圣;张文翠;崔永莉【摘要】采用双氧水氧化辅以水热法制备α-MoO3纳米带正极材料,用XRD和SEM对结构和表面形貌进行分析,用循环伏安法和恒流充放电研究电化学性能.在200℃水热条件下制备的α-MoO3纳米带呈板条状;在180℃下制备的呈细条带状.α-MoO3首次循环伏安曲线上出现的两对还原氧化峰(2.73 V、3.06 v)和(2.24 V、2.74 V),分别对应于Ii+在α-MoO3八面体层内的不可逆嵌脱和层间的可逆嵌脱.以0.2C在1.5~3.5V充放电,板条状和长条状α-MoO3纳米带的首次放电比容量分别为294.7 mAh/g和300.0 mAh/g,50次循环的容量保持率分别为49.9%和63.4%.给出了α-MoO3的充放电机理,发现容量衰减主要是"+在α-MoO3八面体层内的不可逆脱嵌引起的.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2015(045)005【总页数】4页(P269-272)【关键词】α-MoO3纳米带;水热法;电化学性能;充放电机理【作者】赵张媛;杨元圣;张文翠;崔永莉【作者单位】中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学材料科学与工程学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TM912.9具有一维纳米线/纳米棒/纳米带形态的电极材料,电极/电解液接触面积和灵活的应变弛豫较大,且一维电子运输通道的效率高,如一维LiMn2O4、Co3O4、TiO2和FePO4等,均具有良好的电化学性能。
地壳中的钼(Mo)元素资源丰富,一维层状的正交相三氧化钼(α-MoO3)具有280 mAh/g的理论比容量和稳定的晶体结构,是颇有潜力的锂离子电池正极材料[1-2]。
α-MoO3由于具有独特的一维层状结构,容易形成一维纳米晶态,如纳米管、纳米线、纳米带及纳米片。
纳米氧化钼薄膜的水热生长、器件制备及其电致变色性能
纳米氧化钼薄膜的水热生长、器件制备及其电致变色性能左月;马董云;许中平;王金敏【摘要】以金属钼粉为原料制备的过氧钼酸为前驱体溶液,直接在导电玻璃表面水热生长纳米氧化钼薄膜,并组装成电致变色器件,研究了器件的电致变色性能.研究表明:180℃下以过氧钼酸为前驱体溶液水热反应12 h可以得到均匀的薄膜,薄膜由厚约100~150 nm的纳米块组成;在波长720 nm处透过率调制幅度最大,达到13.3%;器件变色较快,其着色时间为3.5 s,褪色时间为2.9 s.【期刊名称】《上海第二工业大学学报》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】6页(P81-86)【关键词】电致变色;氧化钼;纳米结构;水热法【作者】左月;马董云;许中平;王金敏【作者单位】上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209【正文语种】中文【中图分类】O614.24+2近年来,由于能源和环境问题,过渡金属氧化物纳米材料被广泛地研究并用于变色材料[1-3]、光催化[4-6]、气体传感器[7-9]、太阳能材料[10]等领域。
其中,过渡金属氧化物作为无机电致变色材料备受关注。
电致变色是材料发生了电荷转移即氧化还原反应,进而改变其光学性能,表现为可逆的色彩变化或透明度的变化。
氧化钼(MoO3)为八面体MoO6组成的AMoO3钙钛矿结构[11],也就是说金属Mo离子位于立方体的顶角位置,O原子位于棱边的中点位置,而A原子所处的中心位置是空缺的。
正是因为MoO3的这种晶体结构,在晶体结构中容易产生空位,存在离子的流通渠道,表现出有趣的锂离子或其他小分子、离子的层插性质[12-13],也就决定了MoO3具有良好的电致变色性质。
制备MoO3薄膜的方法有物理法和化学法。
物理法主要包括电子束蒸发[14]、磁控溅射[15]等方法;化学法主要有化学气相沉积[16]、电沉积[17]、溶胶凝胶法[18]、水热法[19]等。
MoO3纳米材料的合成及电化学嵌镁性能研究
MoO3纳米材料的合成及电化学嵌镁性能研究
司玉昌;孙文军;王贺孔;邓昌辉;牟心红;焦丽芳;袁华堂
【期刊名称】《南开大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2010(043)006
【摘要】以一级有机胺为模板,制了薄层状的纳米MoO3-Temp,该材料具有3.5 nm左右的层间距.对MoO3-Temp薄层状纳米材料、微米级棒状MoO2超细材料及多晶M00.的电化学嵌镁性能进行了比较,发现层状结构缩短了镁离子的迁移路径,并且在层间还可以储存电解液,从而有利于镁离子向其晶格内部迁移.
【总页数】4页(P5-8)
【作者】司玉昌;孙文军;王贺孔;邓昌辉;牟心红;焦丽芳;袁华堂
【作者单位】中国人民武装警察部队医学院,天津300162;中国人民武装警察部队医学院,天津300162;中国人民武装警察部队医学院,天津300162;中国人民武装警察部队医学院,天津300162;中国人民武装警察部队医学院,天津300162;南开大学新能源材料化学研究所,天津300071;南开大学新能源材料化学研究所,天津300071
【正文语种】中文
【中图分类】O646
【相关文献】
1.微波辅助与水热法合成形貌可控的Mn3O4纳米材料及其电化学性能研究 [J], 黄萍;郭昊;郭婧;
2.不同形貌硫化镍纳米材料的可控合成及电化学性能研究 [J], 郎雷鸣
3.MoO3微米片的水热合成及其电化学性能研究 [J], 金鑫
4.控制合成三氧化钼纳米材料及其电化学性能的研究 [J], 李媛;娄正松
5.控制合成三氧化钼纳米材料及其电化学性能的研究 [J], 李媛;娄正松;
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纳米花状MoO_(3
纳米花状MoO_(3−x)负极的制备及电化学性能
侯雪阳;程帆;阮苗;杜浩飞;张雪峰;方钊
【期刊名称】《中国有色金属学报》
【年(卷),期】2024(34)3
【摘要】三氧化钼(MoO_(3))由于自身理论比容量高、热稳定性好以及二维层状结构,成为目前广受关注的锂离子电池负极材料之一。
但是,由于MoO_(3)自身的本征导电率低以及转换反应过程中严重的体积膨胀,限制了MoO_(3)的大规模应用。
本文通过质子−电子共掺杂以及高能纳米化方式,在MoO_(3)中引入了氧空位和纳米花结构,制备了纳米花MoO_(3−x)材料,并将其用作锂离子电池负极。
通过引入氧空位以及进行纳米化处理,有效改善了材料的导电性能,扩大了范德华间隙,缓冲了材料在长期充放电过程中的体积膨胀。
结果表明,所制备的纳米花MoO_(3−x)具有良好的锂离子存储性能,在2 A/g的电流密度下能够循环500圈,比容量能够达到591 mA∙h/g,显著高于以往报道的三氧化钼基负极材料。
【总页数】12页(P823-834)
【作者】侯雪阳;程帆;阮苗;杜浩飞;张雪峰;方钊
【作者单位】西安建筑科技大学冶金工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TF826.3
【相关文献】
1.花状Co3O4纳米材料的制备及其电化学性能
2.花状NH4V4O10微纳米结构的水热制备及电化学嵌锂性能
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过氧钼酸溶胶制备的M oO3纳米带及其电化学性能研究祁琰媛,陈 文3,麦立强,胡 彬,金 伟(武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉430070)摘要:以过氧钼酸溶胶为反应前驱体采用简单的水热方法,在没有任何模板剂的条件下合成三氧化钼纳米带,通过XRD,SE M,TE M和IR等测试方法对产物进行结构表征和形貌分析。
结果表明,M oO3纳米带的宽度为100~500nm,平均厚度为70nm,长度可达十几μm;其电化学实验结果表明,M oO3纳米带的首次放电比容量可达310m Ah・g-1,循环10次后其放电比容量为265m Ah・g-1,容量保持率达85.5%,循环性能优良。
关键词:三氧化钼;溶胶;纳米带;电化学性能中图分类号:O611.4 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2007)01-0067-05 锂离子二次电池是20世纪90年代新发展起来的绿色能源,其以高可逆容量、高电压、高循环性能和高能量密度等优异性能而备受世人青睐,被称为21世纪的主导电源,其应用领域不断扩大。
同时随着电子器件的小型化和轻便化,锂离子二次电池容量的提高和循环性能的进一步优化便成为众多研究者亟须解决的问题[1~3]。
正极材料的形貌和结构在很大程度上影响着锂离子电池的电化学性能和Li+离子的扩散机制,从而成为制约其发展的瓶颈。
同时纳米材料的兴起为正极材料提供了一种新途径———纳米正极材料,它们因特殊的结构而具有高的容量和优良的充放电性能,因此成为人们研究的热点之一。
正交相M oO3(α2M oO3)属于宽禁带半导体(E g=3.05eV),具有显著的场发射性能和光致发光性能,并且在催化剂、电化学显色材料和电催化材料等方面具有潜在而广泛的应用[4~6],其中,α2M oO3因其特殊的层状结构作锂电池阴极材料得到广泛的研究,其作为锂离子二次电池正极材料在放电过程中的机制是溶剂中Li+离子嵌入到M oO3的层状结构中,发生局部规整反应生成Li x M oO3,即x Li++MnO3+x e-dischargechargeLi x M oO3同时伴有一个电子的嵌入。
由于正交相M oO3具有特殊的层状结构,有利于Li+离子和电子的嵌入和脱出,所以上述反应具有较好的可逆性,相关的研究已有很多[7~9]。
但是关于三氧化钼一维纳米材料作为锂离子电池正极材料的研究至今鲜有报道。
本文采用简单的水热法在没有任何模板剂和催化剂的条件下合成三氧化钼纳米带,通过XRD, SE M,TE M,IR等测试方法对产物进行结构和形貌的表征和分析,同时研究M oO3纳米带作为锂离子电池正极材料的嵌锂性能和循环性能。
1 实 验1.1 样品的制备用100ml量筒量取45ml30%H2O2溶液置于150ml烧杯中,将5g金属钼粉在冰浴条件下缓慢加入烧杯中,并不断搅拌以避免过热,反应放出大量的热与气体。
待加入完毕后,常温下继续搅拌3 h除去剩余的双氧水,最后生成橘黄色的过氧钼酸溶胶(其结构式可表示为M oO3・m H2O2・n H2O)。
然后将此溶胶直接移入容量为50ml内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中,填充度为70%,反应釜在180℃恒温4h,自然冷却至室温,将所得的灰蓝色沉淀分别用乙醇和去离子水洗涤数次,最后在80℃下干燥8h,最终得到淡蓝色粉末状产物。
第31卷 第1期V ol.31№.1 稀 有 金 属CHI NESE JOURNA L OF RARE MET A LS 2007年2月Feb.2007收稿日期:2006-09-24;修订日期:2006-11-21基金项目:国家自然科学基金资助项目(50672071,50672072)作者简介:祁琰媛(1978-),女,山西晋中人,博士研究生;研究方向:纳米功能材料3通讯联系人(E2mail:chenw@)1.2 物理性能的测试X射线粉末衍射(XRD)测试采用美国Panalyti2 cal公司的X2pert Pro型X射线衍射仪。
采用Cu Kα辐射,波长0.15406nm,扫描范围5°~80°。
扫描电镜(SE M)测试是在日本电子株式会社产的JS M2 5610LV型扫描电子显微镜进行,加速电压20kV,低真空度1~270Pa。
透射电镜(TE M)采用日本生产的J E O L22010型高分辨透射电子显微镜,加速电压200kV。
傅立叶变换红外光谱(FT2IR)测试是在美国Nicolet公司产的602SX B型傅立叶变换红外光谱仪上进行的。
样品制备采用K Br压片法,测试范围为400~4000cm-1,分辨率4cm-1,测试温度为30℃。
1.3 电极的制备及电化学性能的测试将活性物质、乙炔黑和粘结剂(聚四氟乙烯)以质量比60∶40∶5混合后,加入少量的异丙醇,不停搅拌混合均匀,在双辊压膜机上轧制成约0.5mm厚的电极薄膜。
将薄膜在120℃真空干燥3h,得到正极电极片。
用金属锂作负极,隔膜纸采用Cigard2400微孔聚丙烯膜,电解液是1.0m ol・L-1 LiPF6的EC+DEC(V EC∶V DEC=1∶1)溶液,在充满氩气的手套箱中组装实验电池。
电池测试系统为深圳新威电子有限公司生产的V4.6型电池测试系统,充放电压范围为3.8~1.5V,电流密度约为0. 5mA・cm-2。
采用Autolab PG ST AT30电化学工作站对电池进行循环伏安的测试。
2 结果与讨论2.1 XRD图谱分析图1是水热产物的XRD图谱。
图中各衍射峰的位置与JCPDS卡片0520508(a=013966nm,b= 1.3858nm,c=0.3693nm)相吻合,表明该产物是正交相M oO3(即α2M oO3)。
同时观察到(020),(040)和(060)衍射峰的相对强度大,说明纳米带的择优生长。
2.2 SE M和TE M分析图2(a)和(b)分别是M oO3纳米带的SE M和TE M图像。
从图2(a)中可以看到,得到的产物均为纳米带,没有其他形貌的产物,纳米带的转化率几乎达到100%。
M oO3纳米带的长度分布在1~15μm,宽度为100~500nm,其平均厚度为70nm。
图2(b)是单根纳米带的TE M图像,可以观察到,单根纳米带表面干净,没有任何缺陷且结晶完整。
其选区电子衍射花样(S AE D)可以看出纳米带是单晶结构,且[001]方向平行于纳米带的轴向,说明纳米带是沿着[00l]方向(即c轴)生长的,这与前面的XRD结果相一致。
正交相M oO3的结构是畸变的M oO6八面体在一个方向上(c轴)共边相连,在另一个方向上(a轴)共顶相连,形成一个无限延伸的平面层,层与层之间通过弱的相互作用耦合成三氧化钼(图3),因而M oO6八面体沿[001]方向排列比沿[100]方向排列将形成更多的M o-O键,图1 M oO3纳米带的XRD图谱Fig.1 XRD pattern of M oO3nanobelt图2 M oO3纳米带的SE M(a)和TE M(b)图像Fig.2 SE M(a)and TE M(b)images of M oO3nanobelts图3 M oO3晶体结构示意图Fig.3 Crystalline structure of M oO386 稀 有 金 属 31卷即纳米带沿[001]方向生长会释放更多键能,晶体会更加稳定。
2.3 IR 分析为了进一步分析M oO 3纳米带的结构,进行IR 测试,产物的红外光谱如图4所示。
在M oO 3晶体中的每个八面体内,1个端点氧原子与钼原子成双键记为M o 2O 1,3个氧原子被3个M oO 6共享,它们与钼原子也成桥键记为M o 2O 2,2个氧原子被2个M oO 6八面体共享,它们与钼原子成桥记为M o 2O 3(图3)。
对应地红外伸缩振动也就存在3种模式:ν(M o 2O 1),ν(M o 2O 2)和ν(M o 2O 3)[10]。
表1归类了M oO 3体材料和纳米带的红外振动频率及其模式定位。
M oO 3纳米带和M oO 3体材料的所有的数据是非常相近的,从而从红外振动模式的角度上进一步证实得到的产物是α2M oO 3。
而在M oO 3纳米带的IR 图谱中3436~1643cm -1处微弱的吸收谱带对应吸附水和乙醇中相应基团的振动。
2.4 电化学性能研究图5为M oO 3纳米带正极材料在0.5mV ・s -1扫图4 M oO 3纳米带和体材料的IR 图谱Fig.4 IR spectra of M oO 3nanobelt and bulk M oO 3表1 MoO 3纳米带和体材料的红外伸缩振动频率和对应振动模式表T able 1 IR frequencies and attributions of MoO 3nanobetsand bulk MoO 3W avenumber ν/cm -1M oO 3bulk M oO 3nanobelt Attribution993998ν(M o 2O 1)865867ν(M o 2O 3)820821ν(M o 2O 3′)572562ν(M o 2O 2)描速率下的前三次的循环伏安曲线。
测量时,从4.0V 开始,向阴极方向(即负扫)扫描,然后再逆向扫描至4.0V 。
由图5可看出,在首次循环中,出现了两对氧化还原峰,分别在2.65和2.1V 以及3.0和2.6V 附近,说明锂离子在M oO 3纳米带中的不同嵌脱过程。
其中在2.1V 附近出现的还原峰对应的是锂离子嵌入到M oO 6八面体层间,而在2.6V 左右的还原峰则对应锂离子嵌入到M oO 6八面体层内[11],其对应的氧化峰则分别在2.65和310V 处,分别表明了锂离子在M oO 6八面体层间和层内的脱出。
随着循环次数的增加,3.0和2.6V 处的氧化还原峰逐渐消失,说明锂离子在M oO 6八面体层内的脱嵌引起了不可恢复的相变过程,从而导致不可逆容量损失,与Tsumura 等[12]报道的相一致。
M oO 3纳米带的首次放电曲线如图6所示。
由图可知,合成的M oO 3纳米带正极材料的放电电压图5 M oO 3纳米带/Li 电池的循环伏安曲线Fig.5 C V curves of M oO 3nan obelt in 1st ,2nd ,3rd cycles图6 M oO 3纳米带的首次放电曲线Fig.6 Initial discharge curve of M oO 3nanobelt961期 祁琰媛等 过氧钼酸溶胶制备的M oO 3纳米带及其电化学性能研究 平台为2.7V ,首次放电容量高达310mAh ・g -1,明显高于LiMO 2(M =C o ,Ni ,Mn ),LiMn 2O 4,LiFePO 4等其他正极材料的容量。