znocuo复合物的光电化学性能研究【字数：8785】
本文以乙酸锌、乙酸铜、二水合柠檬酸三钠等为原料，在120 ℃下通过溶剂热法制备出CuO占比为2 %、5 %、10 %的ZnO/CuO纳米复合材料，后用马弗炉煅烧，将煅烧前后的复合材料作电池负极进行测试以及进行光降解测试。锂电池测试发现，含2 %氧化铜的样品，不论是否煅烧，都具有较大的首次放电容量（煅烧前1204 mAh·g-1，煅烧后1075 mAh·g-1），但所有样品的循环性能都不太理想。在300 W汞灯（紫外光）照射下测试材料对甲基橙的降解作用显示，未煅烧的材料降解甲基橙时，含CuO为2 %的复合材料的降解性能较优。煅烧后，含CuO 10 %的复合材料降解效果为三个样品中最好。但总体而言，未煅烧的样品降解性能优于煅烧后的样品。
目录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2纳米氧化锌的制备方法 1
（1）溶液沉淀法 1
1.3锂离子电池的概述 2
1.3.1锂离子电池的发展历程 2
1.3.2锂离子电池的工作原理 3
1.3.3锂离子电池的组成结构 3
1.4纳米氧化锌的光、电化学研究 3
1.4.1纳米氧化锌的电化学性能研究 3
1.4.2纳米氧化锌的光化学性能研究 4
1.5课题研究目的及意义 4
2.实验部分 6
2.1实验药品和仪器 6
表1实验药品 6
2.2纳米氧化锌的制备 7
2.2.1样品的制备 7
2.3样品表征 7
2.3.1扫描电镜法 7
2.3.2 XRD测试 8
2.3.3荧光测试 8
2.4电极材料的制备与锂电池的组装 8
2.5纳米氧化锌的光降解测试 9
2.5.1光降解测试 9
2.5.2标准溶液的配置 9
3.结果与讨论 11
3.1 SEM形貌 11
3.2 XRD测试 11
3.3 荧光测试图 12
3.4电池充放电测试 12
3.5紫外测试 15
4.结论 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
参考文献 18
致谢 20
1.绪论
1.1引言
煤、石油、天然气是当今社会的主要能源，但是其形成是通过千万年的时间沉积于地下转换而来的。这些能源虽然储量巨大，但是其本身是不可再生能源，随着地球人口增加，人类对能源的需求与日俱增。在庞大的人口压力下，化石能源愈加匮乏。此外，化石能源的主要利用方式是燃烧，这给我们的环境造成了严重的污染，如雾霾、酸雨等。因此，科学家针对太阳能、风能等可再生清洁能源做了大量的研究，但由于其不稳定性，对储能技术和能量转换技术的要求也较高。
锂离子电池是一种新型的能量储存装置，比容量更高，工作电压更高，使用寿命更长，因此成为理想的储能装置[1]。然而，就锂离子电池的各项指标来看，还无法满足人们的日常生活所需。因此，如何增强电池能量密度，如何使之更安全，如何让它使用时间更长等，这些都将是未来锂电池研究的重点方向。目前工业上锂电池主要采用石墨作为负极材料，理论上石墨的比容量仅有372 mAhg1,远远无法达到高能电池的要求[2]。相较于石墨来说，ZnO的理论比容量更高，可以达到978 mAhg1，可能成为石墨负极材料的替代材料之一[3]。因此，本文的目的是溶剂热法，制备ZnO/CuO纳米复合材料，以期提高锂离子电池中氧化锌的充放电性能，以改善电化学性能。
1.2纳米氧化锌的制备方法
可以分成以下几种方法：
（1）溶液沉淀法
沉淀法是目前液相合成氧化锌纳米材料最普遍的方法，具有反应简易，成本低廉等优点。在要参与反应的溶液中添加适当的沉淀剂与水中溶解的物质生成不溶于水的氢氧化物、碳酸盐等，沉淀经通过加热分解最终制得氧化锌纳米材料。根据沉淀机理不同，又可分为直接沉淀法和均匀沉淀法。直接沉淀法是在可溶性锌盐溶液中，加入所对应的沉淀剂使其产生沉淀并进行分离，经过一系列过滤、干燥、灼烧处理后可以得到氧化锌纳米粒子[4]。因其易于获得原材料且工艺，操作简单，无形中降低了大规模生产的门槛。
以NH3?
H
2
O作沉淀剂:
Zn
2+
+
2NH
3
?
H
2
O→Zn
OH
2
+
2NH
4
+
Zn
OH
2
→ZnO+
H
2
O
以 碳酸氢铵作沉淀剂：
2Zn
2+
+
2NH
3
HCO
3
→
Zn
2
OH
2
CO
3
+
2NH
4
+
Zn
2
(OH)
2
CO
3
→2ZnO+
CO
2
+
H
2
O
均匀沉淀法通过控制反应时间以及焙烧过程可制得所需尺寸和结构的纳米产品[5]。 与直接沉淀法相比，更易于工业化生产。
（2）溶胶凝胶法
溶胶凝胶法常用于实验室氧化锌纳米粒子的制备，与上述的沉淀法相比，此法制备的沉淀物不会夹杂无机离子，产物粒度分布均匀，具有较好的分散性。原理是：以乙酸锌或醇盐为原料，在有机介质中通过水解反应，经溶胶—凝胶处理后，干燥可以得到氧化锌纳米粒子。例如，在实验中通过回流溶胶凝胶法合成纳米晶ZnO，通过将甲醇与水的共溶剂体积比从0：1改变为1：0。已知溶剂类型和比例显着影响ZnO的形态，结构和发光性质。所有生成的ZnO样品均具有纳米针状，棒状，片状，球状和纳米片状混合形态和纯高度结晶的六方纤锌矿结构[6]。虽然反应易于控制，但是处理实验产品时，难于洗涤，过滤和干燥沉淀物。溶胶凝胶法成本较较高，排放物对环境有污染，不适宜大规模应用于工业化生产，同样也不适用于此次实验。
目录
1.绪论 1
1.1引言 1
1.2纳米氧化锌的制备方法 1
（1）溶液沉淀法 1
1.3锂离子电池的概述 2
1.3.1锂离子电池的发展历程 2
1.3.2锂离子电池的工作原理 3
1.3.3锂离子电池的组成结构 3
1.4纳米氧化锌的光、电化学研究 3
1.4.1纳米氧化锌的电化学性能研究 3
1.4.2纳米氧化锌的光化学性能研究 4
1.5课题研究目的及意义 4
2.实验部分 6
2.1实验药品和仪器 6
表1实验药品 6
2.2纳米氧化锌的制备 7
2.2.1样品的制备 7
2.3样品表征 7
2.3.1扫描电镜法 7
2.3.2 XRD测试 8
2.3.3荧光测试 8
2.4电极材料的制备与锂电池的组装 8
2.5纳米氧化锌的光降解测试 9
2.5.1光降解测试 9
2.5.2标准溶液的配置 9
3.结果与讨论 11
3.1 SEM形貌 11
3.2 XRD测试 11
3.3 荧光测试图 12
3.4电池充放电测试 12
3.5紫外测试 15
4.结论 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
参考文献 18
致谢 20
1.绪论
1.1引言
煤、石油、天然气是当今社会的主要能源，但是其形成是通过千万年的时间沉积于地下转换而来的。这些能源虽然储量巨大，但是其本身是不可再生能源，随着地球人口增加，人类对能源的需求与日俱增。在庞大的人口压力下，化石能源愈加匮乏。此外，化石能源的主要利用方式是燃烧，这给我们的环境造成了严重的污染，如雾霾、酸雨等。因此，科学家针对太阳能、风能等可再生清洁能源做了大量的研究，但由于其不稳定性，对储能技术和能量转换技术的要求也较高。
锂离子电池是一种新型的能量储存装置，比容量更高，工作电压更高，使用寿命更长，因此成为理想的储能装置[1]。然而，就锂离子电池的各项指标来看，还无法满足人们的日常生活所需。因此，如何增强电池能量密度，如何使之更安全，如何让它使用时间更长等，这些都将是未来锂电池研究的重点方向。目前工业上锂电池主要采用石墨作为负极材料，理论上石墨的比容量仅有372 mAhg1,远远无法达到高能电池的要求[2]。相较于石墨来说，ZnO的理论比容量更高，可以达到978 mAhg1，可能成为石墨负极材料的替代材料之一[3]。因此，本文的目的是溶剂热法，制备ZnO/CuO纳米复合材料，以期提高锂离子电池中氧化锌的充放电性能，以改善电化学性能。
1.2纳米氧化锌的制备方法
可以分成以下几种方法：
（1）溶液沉淀法
沉淀法是目前液相合成氧化锌纳米材料最普遍的方法，具有反应简易，成本低廉等优点。在要参与反应的溶液中添加适当的沉淀剂与水中溶解的物质生成不溶于水的氢氧化物、碳酸盐等，沉淀经通过加热分解最终制得氧化锌纳米材料。根据沉淀机理不同，又可分为直接沉淀法和均匀沉淀法。直接沉淀法是在可溶性锌盐溶液中，加入所对应的沉淀剂使其产生沉淀并进行分离，经过一系列过滤、干燥、灼烧处理后可以得到氧化锌纳米粒子[4]。因其易于获得原材料且工艺，操作简单，无形中降低了大规模生产的门槛。
以NH3?
H
2
O作沉淀剂:
Zn
2+
+
2NH
3
?
H
2
O→Zn
OH
2
+
2NH
4
+
Zn
OH
2
→ZnO+
H
2
O
以 碳酸氢铵作沉淀剂：
2Zn
2+
+
2NH
3
HCO
3
→
Zn
2
OH
2
CO
3
+
2NH
4
+
Zn
2
(OH)
2
CO
3
→2ZnO+
CO
2
+
H
2
O
均匀沉淀法通过控制反应时间以及焙烧过程可制得所需尺寸和结构的纳米产品[5]。 与直接沉淀法相比，更易于工业化生产。
（2）溶胶凝胶法
溶胶凝胶法常用于实验室氧化锌纳米粒子的制备，与上述的沉淀法相比，此法制备的沉淀物不会夹杂无机离子，产物粒度分布均匀，具有较好的分散性。原理是：以乙酸锌或醇盐为原料，在有机介质中通过水解反应，经溶胶—凝胶处理后，干燥可以得到氧化锌纳米粒子。例如，在实验中通过回流溶胶凝胶法合成纳米晶ZnO，通过将甲醇与水的共溶剂体积比从0：1改变为1：0。已知溶剂类型和比例显着影响ZnO的形态，结构和发光性质。所有生成的ZnO样品均具有纳米针状，棒状，片状，球状和纳米片状混合形态和纯高度结晶的六方纤锌矿结构[6]。虽然反应易于控制，但是处理实验产品时，难于洗涤，过滤和干燥沉淀物。溶胶凝胶法成本较较高，排放物对环境有污染，不适宜大规模应用于工业化生产，同样也不适用于此次实验。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/255.html
