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钼基氧/碳化物纳米材料的制备及其电化学储锂和催化性能研究

【摘要】:钥基化合物具有多种价态和化学性质,作为电化学储能和催化的材料,它们独特的物理化学性质如导电性、机械和热稳定性等,使其成为研究的热点。本论文以钼基纳米材料氧化物和碳化物为主要研究对象,研究了其制备、结构调控与储锂和析氢性能,具体内容包括:1、CoMoO4-Co3O4本文采用简单的一步水热与退火相结合的方法,制备了叠层状CoMoO4-Co3O4的多级异质结构,得到的异质结构由多层CoMoO4纳米片组成,其中Co3O4纳米薄片在CoMoO4纳米片表面垂直生长,呈无规律阵列排布。本文阐明了层次化CoMoO4-Co3O4多级异质结构的形成机理,提出CoMoO4-Co3O4前驱体的依次顺序沉淀形成理论。此外,还发现了水热反应时间对得到的CoMoO4-Co3O4异质结构的形貌有很大影响,通过控制反应时间可以得到表面光滑的层状结构、表面粗糙的叠层状CoMoO4-Co3O4多级异质结构和表面粗糙的单层纳米片结构。最终经退火后得到的层叠CoMoO4-Co3O4多级异质结构在0.01-3.0 V电压范围内具有优异的Li循环性能,作为锂电负极材料,在100mA·g-1的电流密度下循环100圈后仍能保持约1 169.4mA·h·g-1的可逆比容量,在1OOOmA g-1的电流密度下循环500圈后仍能保持约800mAh·g-1的可逆比容量,表现出优异的电化学性能。2、MoxC本文设计了一种简单的方法,通过控制退火温度,制备了三种结构稳定的碳化钼空心纳米球。首先,合成了一种甘油-钼配合物小球作为前驱体,通过在前驱体表面涂覆多巴胺聚合物,经历溶解-再生长的过程,形成外层包裹碳聚合物的纳米空心球结构。其次,经不同温度的高温退火后,我们成功地获得了三种不同成分的碳化钼空心球,分别为β-Mo2C/Mo、β-Mo2C和η-MoC。最后,我们对三种碳化钼空心球材料进行了电化学析氢反应测试,由于其独特的纳米空心球结构,三种材料均表现出显著的电化学析氢性能。

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