金属铋氧化物的制备及其电化学性能研究

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1、学校代号10530学号201510141485分类号O613密级公开硕士学位论文金属铋氧化物的制备及其电化学性能研究学位申请人韩秀莉指导教师刘恩辉教授学院名称化学学院学科专业化学工程与技术研究方向应用电化学二零一八年五月ThepreparationofbismuthoxideandstudiesfortheirelectrochemicalperformanceCandidateHanXiuLiSupervisorProf.LiuEnhuiCollegeChemistryProgramChemicalEngineeringandTechnologySpecia

2、lizationAppliedElectrochemistryDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateApr,2018金属铋氧化物的制备及其电化学性能的研究摘要在科学技术的推动下，以电池为储能元件的便携式小型电子产品的发展日新月异，纯电动汽车的发展势头迅猛，因此，寻求高效、经济、安全、环保的储能设备已经成为能源领域研究的关键。其中，以碱性二次电池和锂离子电池为代表的高性能储能器件，因具有能量转化率高，使用方便、易于携带、安全可靠等特点，广泛的应用在我们的日常生活中。本文制备出Bi2O3、Cu

3、掺杂Bi2O3、Fe掺杂Bi2O3三种电极材料，作为负极材料，并分别组装成碱性二次电池和锂离子电池，研究所制备材料的电化学性能。本论文的主要内容如下：1.以Bi(NO3)3·5H2O为原料，利用沉淀-高温煅烧法制备Bi2O3材料，通过正-1-1交实验得出，当Bi(NO3)3浓度为0.08molL，KOH浓度为1.5molL，煅烧温度为450℃，煅烧时间为6h，获得电化学性能最优的Bi2O3材料。将其与正极材料-1Ni(OH)2组装成Bi2O3//Ni(OH)2碱性二次电池，在1Ag的电流密度下，其比容量-1为226mAhg，经500次循环后保持初始比容量的70

4、%。2.以Bi(NO3)3·5H2O为原料，以氢氧化钾为沉淀剂，利用共沉淀-高温煅烧法制备Cu掺杂Bi2O3材料，通过正交实验得出，当以乙酸铜为铜源、掺杂比例nCu/nBi=0.08，煅烧温度为450℃，煅烧时间为6h时，得到性能最佳的Cu掺杂Bi2O3-1材料。将其与正极材料Ni(OH)2组装成Cu-Bi2O3//Ni(OH)2碱性二次电池。在1Ag-1的电流密度下，比容量为313mAhg，经500次循环后保持初始比容量的80%。3.以Bi(NO3)3·5H2O为原料，以氢氧化钾为沉淀剂，利用共沉淀-高温煅烧法制备Fe掺杂Bi2O3材料，通过正交实验得出，以

5、草酸高铁铵为铁源，掺杂比例nFe/nBi=0.1，煅烧温度为450℃，煅烧时间为6h时，制备出电化学性能最佳的Fe-1掺杂Bi2O3材料。将其与锂片组装成半电池，在100mAg的电流密度下，首次放-1-1电比容量为1060mAhg，第二圈的可逆容量为550mAhg，50次循环后,容量仍-1有285mAhg，与纯相的氧化铋相比，掺杂后的材料，在容量和寿命两个方面，都表现出更优异的电化学性能。关键词：Bi2O3；Fe掺杂Bi2O3；Cu掺杂Bi2O3；碱性二次电池；锂离子电池I金属铋氧化物的制备及其电化学性能的研究AbstractUnderthepromoting

6、ofscienceandtechnology,electronicequipment,suchasmobilephoneandportablenotebookcomputer,isdevelopingrapidly.Thedevelopmentofelectricvehicleswithbatteryaspowersourceisalsorapid.Therefore,itisthekeytosearchforefficient,economical,safeandenvironmentallyfriendlyenergystorageequipment.Am

7、ongthem,alkalinerechargeablebatteriesandlithiumionbatterieswhichareknownashighperformanceenergystoragedevices,arewidelyusedinourdailylifebecauseoftheirhighenergyconversion,easytouse,easytocarry,safeandreliable.Inthispaper,threekindsofelectrodematerialsofBi2O3,Fe-Bi2O3andCu-Bi2O3were

8、synthesisedandstudi