氢氧化镍、氧化镍、氧化铜微_纳米材料的制备及性能研究博士学位论文

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1、南开大学博士学位论文氢氧化镍、氧化镍、氧化铜微/纳米材料的制备及性能研究姓名：李悦明申请学位级别：博士专业：无机化学指导教师：陈军20070401中文摘要金属氧化物和氢氧化物，由于它们具有复杂的品体结构和多样的价电子层构型，因而它们具有许多重要的物理和化学性质，广泛地应用于催化、气体传感、光电子和电化学等领域。其中氢氧化镍(Ni(OH)2)，氧化镍(NiO)，氧化铜(CuO)由于价格低廉、环境友好、性能优异等优点，在储能和气体传感等方面都有重要的应用，例如Ni(OH)2是镍基电池的正极材料，而CuO，NIO可以作为气敏材料及锂电池负极材料

2、，因此研究这三种材料的制备及性能具有重要的理论和实际意义．论文在综述Ni(OH)2，NiO，CuO等材料在储能和气敏方面的研究进展基础上，采用水热及均匀沉淀法制备了具有不同微形貌的n和IB-Ni(OH)：，并研究了其作为碱性电池正极材料中的性能；以高分子模板法及固相法制备了空心NiO，多孔NiO及球形NiO，研究了这些材料作为锂电池负极材料的性能；采用水热等方法制备了具有不同微形貌CuO材料，研究了作为气敏材料和锂电池负极材料的性能。主要工作内容为：利用水热法通过改变反应条件，制备并表征了三种不同微形貌的球形[B-Ni(OH)2，并测定了

3、其作为金属氢．镍(MH-Ni)电池正极材料的性能，结果发现由纳米片微晶组成的球形13-Ni(OH)2电化学性能优良，具有较高的放电容量和很好的循环性能。通过无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯(Ps)微球，以其作为模板制备了不同铝含量的a-Ni(oH)2空心球，通过XRD测试表明其中含20．4a．t．％铝的a-Ni(OH)2空心球在强碱性环境下表现了极强的稳定性。电化学测试结果表明其作为MH．Ni电池正极材料以较高倍率放电时，具有较高的放电容量和优良的循环性能。以均匀沉淀法制备了掺铝及掺锌的a-Ni(OH)2，并组装成为Zn-Ni电池进行了测试，

4、发现其lc倍率放电的放电容量分别为350mAh／g和330mAh／g，并具有较好的循环性能。通过聚苯乙烯胶体品为模板制备了多7LNiO材料，以所制备的Ps@Ⅱ．Ni(OH)2复合微球和所制备的球形[B-Ni(OH)2为前驱体分别制备了NiO空心球材料和球形NiO材料．测定了其作为锂电池负极材料的性能，其中多孔NiO材料表现了较高的放电容量和非常好的循环性能，以100mA／g电流密度放电，中文摘要初次放电容量达840．5mAh／g，其第20个周期的放电容量为216．3mAh／g。电化学交流阻抗研究表明多孔NiO材料有效地减小了电极的电子转移

5、电阻，因而提高了电化学性能。CuO可以与n型半导体组成复合物作为气敏材料，如CuO／Sn02，CuO／ZnO等复合物用来检测H：S。H2和CO等，但CuO材料单组分作为气敏材料的报道较少。论文通过水热合成等方法制备具有三种不同形貌的CuO材料；纳米片，纳米棒及亚微米粒子，并测定其作为气敏材料和锂离子电池负极材料的性能。结果发现其中纳米棒和纳米片具有较好的气敏性能，特别对于N02气体表现了较好的灵敏度和较快的响应／恢复时间，因此CuO可能成为～种潜在的环境检测气敏材料。另外，对三种不同微形貌的CuO作为锂离子电池负极材料的测试结果表明，Cu

6、O纳米棒和CuO亚微米粒子具有较好的电化学性能，特别是CuO纳米棒20℃下以50mA／g的电流密度放电，其第1周期容量为880．8mAh／g，在第20个周期容量为463．2mAh儋，显示了潜在的锂离子电池电极材料应片j性能。关键词：氢氧化镍氧化镍氧化铜形貌电化学性能气敏性能IIAbstractAbstraetTherearemanykindsofmetal(hydro)oxides，whichshowimportantchemicalandphysicalpropertiesowingtotheircomplicatedcrystalan

7、delectronicstructures．Metal(hydro)oxidesareextensivelyusedinthefieldsofcatalysis,gassensor'opticsandelectrochemistry．Amongvariousmetaloxides，nickel(hydro)oxideandcopperoxidethatareinexpensiveandenvironmentfriendlyhavebeenappliedinthefieldofenergystorageandgassensoring．Nic

8、kelhydroxidesarethepositivematerialsusedinthenickelbasedbatteries，andcopper／nickeloxidescanbeuse