新颖复合金属氧化物纳米结构的合成及其在超级电容器中的应用.ppt

新颖复合金属氧化物纳米结构的合成及其在超级电容器中的应用 项目申请人：王建伟 指导老师：李高仁 大纲 * 基 础 科 学 问 题 如果可以真正按我们的要求排列原子，我们将可以得到何样性能的材料？ --- 美国、英国皇家院士，诺贝尔奖获得者 R. Feynman (Eng. Sci. 1960) 以预定纳米结构基元组装特定性质化合物是当前和长期的挑战性课题 解决上述问题是发展材料制备技术的基础 1. 研究背景 合成 – 性能关系 小尺度有序性与形貌控制 材料设计、可控合成 性能 结构 合成 化学家的 任务 化学的核心是合成 --- 这是化学区别于所有其他学科的特色。 一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途，具有很大的发展前景。 超级电容器 2. 研究方法 制备纳米结构材料的方法包括：化学气相沉积、模板法、气液固法、溶胶-凝胶法 、激光烧蚀法、水热法和电化学沉积法等。 电化学沉积法： 1.不腐蚀设备，耗能少，不存在试剂昂贵等问题 2.具有简单、快速、无污染等优点 3.易于通过改变电沉积条件, 如阴极电位、电流密 度、电解液组成、溶液pH值、温度和搅拌方式等工艺参数，来调节复合金属氧化物材料的组成、形貌、晶态等，从而可方便地实现复合材料电化学性能的人工调控 实验条件：目前实验室拥有较好的恒电位仪和电化学工作站，为各种电沉积和电化学测试提供了保障，X?射线衍射仪、紫外可见分光光度计、荧光分光光度计等大型分析测试仪器可在我们学院的中心实验室利用。其它的大型仪器如X?射线能谱仪、光电子能谱仪、扫描电镜、透射电镜等，我们学校的测试中心、中山大学光电材料与技术国家重点实验室可以满足我们的测试要求。 3. 研究目标 实现复合金属氧化物新颖纳米结构的电化学构筑，如纳米晶、纳米棒、纳米片网络、纳米树枝等。 优化纳米结构的电化学性能，包括比电容值、充放电性能、循环稳定性等，预期在国际重要期刊 The Journal of Physical Chemistry C发表论文一篇。 4. 课题组研究基础 * 电化学振荡辅助的PbTe纳米枝晶结构合成 G.-R. Li, et al, Chem. Mater., 2008, 20, 3306-3314. * PbTe 纳米枝状结构 G.-R. Li, et al, Chem. Mater., 2008, 20, 3306-3314. * (1) Nanoparticles (2) dendritic structures 纳米球颗粒 红外谱 枝晶结构的形成过程图解 枝晶纳米 * 枝状ZnO纳米结构的电化学制备及性能研究 G.-R. Li, et al, J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 6678-6683. EDS XRD 0.05 M ZnCl2+0.02 M citric acid 0.05 M ZnCl2+0.01 M citric acid 0.05 M ZnCl2+0.001 M citric acid 0.025 M ZnCl2+0.01 M citric acid 0.05 M ZnCl2+0.05 M citric acid 0.25 M ZnCl2+0.1 M KCl+0.01 M citric acid (i) 0.05 M ZnCl2+0.05 M citric acid (ii) 0.05 M ZnCl2+0.03 M citric acid (iii) 0.05 M ZnCl2+0.01 M citric acid * Tb3+掺杂ZnO纳米棒束的电化学制备 G.-R. Li, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 2927-2933. CH3COONH4 作为形貌控制剂 目前研究进展 Ni(OH)2/Co(OH)2 纳米片网络结构 TG (1) and DTG (2) curves of as-prepared Co(OH)2/Ni(OH)2 composites. SEM images of the products calcined at (a) 200 ℃, (b) 300 ℃, (c, d) 400 ℃ . NiCoO (a) Cyclic voltammograms; (b) Cycle ability test; (c) Plots of specific capacitance as a function of scan rate, (d) Cyclic voltammograms of the 10th and 500th cycle NiC