张杰:纳米Ni&NiO/SiO2复合多孔电极熔盐电解制备硅纳米线的研究论文

张杰:纳米Ni&NiO/SiO2复合多孔电极熔盐电解制备硅纳米线的研究论文

本文主要研究内容

作者张杰(2019)在《纳米Ni&NiO/SiO2复合多孔电极熔盐电解制备硅纳米线的研究》一文中研究指出:硅纳米线是最具应用前景的锂离子电池硅基负极材料之一。本文采用甲酸镍作为催化剂前驱体,利用其水溶性以及在不同气氛(N2/Air)中受热分解为纳米镍粉和氧化亚镍粉的特性,制备得到Ni/SiO2和NiO/SiO2两种复合多孔电极片,在氯化钙熔盐中对催化剂用量和催化剂在熔盐中的稳定性进行了研究,制备得到纯度较高的直线状硅纳米线材料,采用XRD、FESEM、HRTEM、SEAD等分析了硅纳米线的结构特征,并表征了硅纳米线的电化学性能,旨在对熔盐电解制备硅纳米线工程技术提供理论指导。通过对催化剂前驱体甲酸镍性质的研究,在混料和干燥工艺中利用甲酸镍溶于水而不溶于乙醇的特点,确定了无甲酸镍偏析现象的甲酸镍/SiO2复合多孔极片的制备工艺;根据甲酸镍TG-DTA行为制定了甲酸镍/SiO2复合多孔电极片的烧结制度,在氮气和空气气氛中900℃烧结,烧结时间1h,分别得到Ni/SiO2和NiO/SiO2两种复合多孔电极片用于后续电解实验。将镍含量分别为0.40 wt.%、0.80 wt.%、1.20 wt.%、1.60 wt.%的Ni/SiO2复合多孔电极片在900℃的氯化钙熔盐中进行电解实验,结果表明,当镍含量为0.80 wt.%时,电解1 h可以获得大量直径分布于75~250 nm,长2微米至数十微米的直线状硅纳米线;对最佳镍含量的Ni/SiO2复合多孔电极片相同条件下电解不同时间,发现当电解时间超过1 h,电解产物中直线状硅纳米线迅速减少,主要以微米级颗粒产物为主;对Ni/SiO2复合多孔电极片在氯化钙熔盐中的稳定性进行研究,表明随着浸泡时间延长,在极片中的催化剂镍颗粒粒径持续增大,导致电解还原产物中直线状硅纳米线极少。不同氧化亚镍含量NiO/SiO2复合多孔电极片电解结果表明,当氧化亚镍添加量为0.51 wt.%时,在900℃的氯化钙熔盐中1.5 V电解1 h,可以获得大量直径分布在50~160 nm的直线状硅纳米线;将电解时长延长至10 h,电解产物形貌和结构基本保持不变;将NiO/SiO2复合多孔电极片在900℃的氯化钙熔盐中浸泡10 h,发现极片中催化剂纳米氧化亚镍颗粒在熔盐中具有良好的稳定性是保持长时间电解产物为直线状硅纳米线的关键因素;对最佳电解条件下的电解产物进行电化学性能表征,其首周嵌锂比容量达3319.5 mAh/g,首周库伦效率88.00%。

Abstract

gui na mi xian shi zui ju ying yong qian jing de li li zi dian chi gui ji fu ji cai liao zhi yi 。ben wen cai yong jia suan nie zuo wei cui hua ji qian qu ti ,li yong ji shui rong xing yi ji zai bu tong qi fen (N2/Air)zhong shou re fen jie wei na mi nie fen he yang hua ya nie fen de te xing ,zhi bei de dao Ni/SiO2he NiO/SiO2liang chong fu ge duo kong dian ji pian ,zai lv hua gai rong yan zhong dui cui hua ji yong liang he cui hua ji zai rong yan zhong de wen ding xing jin hang le yan jiu ,zhi bei de dao chun du jiao gao de zhi xian zhuang gui na mi xian cai liao ,cai yong XRD、FESEM、HRTEM、SEADdeng fen xi le gui na mi xian de jie gou te zheng ,bing biao zheng le gui na mi xian de dian hua xue xing neng ,zhi zai dui rong yan dian jie zhi bei gui na mi xian gong cheng ji shu di gong li lun zhi dao 。tong guo dui cui hua ji qian qu ti jia suan nie xing zhi de yan jiu ,zai hun liao he gan zao gong yi zhong li yong jia suan nie rong yu shui er bu rong yu yi chun de te dian ,que ding le mo jia suan nie pian xi xian xiang de jia suan nie /SiO2fu ge duo kong ji pian de zhi bei gong yi ;gen ju jia suan nie TG-DTAhang wei zhi ding le jia suan nie /SiO2fu ge duo kong dian ji pian de shao jie zhi du ,zai dan qi he kong qi qi fen zhong 900℃shao jie ,shao jie shi jian 1h,fen bie de dao Ni/SiO2he NiO/SiO2liang chong fu ge duo kong dian ji pian yong yu hou xu dian jie shi yan 。jiang nie han liang fen bie wei 0.40 wt.%、0.80 wt.%、1.20 wt.%、1.60 wt.%de Ni/SiO2fu ge duo kong dian ji pian zai 900℃de lv hua gai rong yan zhong jin hang dian jie shi yan ,jie guo biao ming ,dang nie han liang wei 0.80 wt.%shi ,dian jie 1 hke yi huo de da liang zhi jing fen bu yu 75~250 nm,chang 2wei mi zhi shu shi wei mi de zhi xian zhuang gui na mi xian ;dui zui jia nie han liang de Ni/SiO2fu ge duo kong dian ji pian xiang tong tiao jian xia dian jie bu tong shi jian ,fa xian dang dian jie shi jian chao guo 1 h,dian jie chan wu zhong zhi xian zhuang gui na mi xian xun su jian shao ,zhu yao yi wei mi ji ke li chan wu wei zhu ;dui Ni/SiO2fu ge duo kong dian ji pian zai lv hua gai rong yan zhong de wen ding xing jin hang yan jiu ,biao ming sui zhao jin pao shi jian yan chang ,zai ji pian zhong de cui hua ji nie ke li li jing chi xu zeng da ,dao zhi dian jie hai yuan chan wu zhong zhi xian zhuang gui na mi xian ji shao 。bu tong yang hua ya nie han liang NiO/SiO2fu ge duo kong dian ji pian dian jie jie guo biao ming ,dang yang hua ya nie tian jia liang wei 0.51 wt.%shi ,zai 900℃de lv hua gai rong yan zhong 1.5 Vdian jie 1 h,ke yi huo de da liang zhi jing fen bu zai 50~160 nmde zhi xian zhuang gui na mi xian ;jiang dian jie shi chang yan chang zhi 10 h,dian jie chan wu xing mao he jie gou ji ben bao chi bu bian ;jiang NiO/SiO2fu ge duo kong dian ji pian zai 900℃de lv hua gai rong yan zhong jin pao 10 h,fa xian ji pian zhong cui hua ji na mi yang hua ya nie ke li zai rong yan zhong ju you liang hao de wen ding xing shi bao chi chang shi jian dian jie chan wu wei zhi xian zhuang gui na mi xian de guan jian yin su ;dui zui jia dian jie tiao jian xia de dian jie chan wu jin hang dian hua xue xing neng biao zheng ,ji shou zhou qian li bi rong liang da 3319.5 mAh/g,shou zhou ku lun xiao lv 88.00%。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自北京有色金属研究总院的张杰,发表于刊物北京有色金属研究总院2019-07-10论文,是一篇关于硅纳米线论文,甲酸镍论文,电解还原论文,电化学性能论文,北京有色金属研究总院2019-07-10论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自北京有色金属研究总院2019-07-10论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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