浅谈纳米材料的化学锂化与电活性

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1、浅谈纳米材料的化学锂化与电活性浅谈纳米材料的化学锂化与电活性　近年以来，人们对于物质世界研究已经深入到原子、分子等微观领域，纳米技术被研发于上个世纪八十年代末，它指的是.L.人类在纳米单位即0.1至100毫米间对物质特及互相作用进行研究，同时利用它的特性的多学科的技术，目前已经成为主流研究领域。　　一、纳米材料概述　　（一）纳米材料主要分为：零维纳米材料。即在空间的三维尺度都受到约束，如纳米颗粒、团簇等。一维纳米材料。即在空间中有二维处在纳米的尺度内，包括纳米管、金属、棒和半导体线、纳米带等。二维纳米材料。即在三维空间里有一维处在纳米的尺度内，如超

2、薄膜、超品格等。三维纳米材料。它主要由纳米晶体构成的材料。　　在这之中，一维纳米材料具有特殊物理化学性能与可作量子器件的优势而被人们所重视，一维纳米材料之中，电子于两个维度或者两个方向的运动受到约束，只可以在一个方向自动运动，进而为研究在量子的限域之下电子运输、力学、光学等特性均提供了效果极佳的模型系统。　　二、纳米带锂化改性　　实验的原料：溶胶，纯氧化锂为锂源，分子量42.39。　　间接水热法。量取0.2克使用离子交换方法经水热合成的纳米带，放入装30毫升去离子水烧杯中，经超声分散半小时，然后把0.29克纯氧化锂放入已分散好的纳米带中，同时搅拌4

3、8小时后，把淡蓝色流变相液体转移到容量50毫升的聚四氟乙烯的内衬不锈钢的反应釜里，反应釜经180摄氏度、24小时的水热后，自然冷却至与室温相当，将所得到的沉淀物分别使用乙醇与去离子水进行数次洗涤，最终在80摄氏度条件下经12小时干燥后得到最终产品。　　由相关XRD图谱显示可以得出，锂化并没有对纳米带的晶体结构进行破坏，但是锂离子嵌入已使晶面距稍微扩大，其表现为衍射峰朝角度低处偏移。在锂化前后，纳米带依旧保持着一维纳米的结构，相比之锂化之前，锂化以后纳米带在二次水热的过程中部分断裂，其长度缩短至2至6μm，产生了较多的200至400nm小尺寸纳

4、米片，其表面更为粗糙。　　锂化前后的纳米带晶面距均为0.2nm，对纳米带实施选区电子衍射就能清楚看到衍射的斑点，而且锂化前后的纳米带花样一致，也从另一方面说明纳米带结构仍然是单品正交相。　　直接水热法。为将实验流程简化，以利用更为简便与直接的方法对纳米带锂化，对间接锂化加以改进。　　首先使用双氧水的氧化法制备过氧钼酸溶胶，然后把纯氧化锂直接加入溶胶里，并对其搅拌48小时以后，把溶胶转移容量为50毫升，内衬为聚四氟乙烯制不锈钢反应釜里，后续的工艺和间接锂化方法相同，同样能获得淡蓝色产物。　　该产物的XRD图谱峰位一致，表明锂盐的存在对于溶胶产生正交相

5、并没有影响，且与二次水热后得到的锂化纳米带比较，其衍射峰并无明显偏移，说明可能因为层间的锂离子嵌入相较间接锂化的纳米带更少，因此其层间距并没有产生明显变化。　　纳米材料与电活性　　间接锂化改性。就本文二中所提到锂化改性的纳米带的电化学性能如下：通过得到锂化前后的纳米带初次放电曲线图可知，锂后的纳米带正极材料放电电压的平台仍然是2.75V。引较于纯纳米带的初次放电量301mAh/g来说，锂化后纳米带降低至240mAh/g，主要是因为在锂化的过程中，锂离子嵌入故占据了一定数量的嵌理位置，使初次放电的电量明显减小，随着循环的持续进行，锂化纳米带便体现出其

6、相当稳定的优势，经15次的循环以后，比容量仍然保持220mAh/g，同时容量的保持率达92%。　　对纯纳米带循环15次以后180mAh/g的比容量进行相对比，容量保持率达60%与3.48的δ数值，可直观发现经锂化后纳米带具备更好的循环稳定性，得益于锂离子嵌入对其层结构起到支撑作用，使得充放电的比容量始终维持于平稳的数值范围之内。（二）纳米器材。采用静电纺丝的技术制备具备线中棒的分级结构钒氧化物超长型纳米线，发现该线作为锂离子的电池正极材料具备较高比容量与优良循环性能。相比于常规的纳米材料，这类新颖的分级结构可有效防止纳米材料因高比表面能

7、而发生自团聚的现象，从而提升电池性能，为排除纳米材料的团聚从而对性能造成影响，.L.设计单根纳米线电化学器材，通过原位的表征，建立该纳米线电输运、结构、电极充放电等状态间的直接联系，发现容量的衰减和电导率降低有着关联。为进一步研究出化学锂化后对纳米材料的本征电活性的影响，把锂化前后的单根纳米带装成纳米器件，并对其电输运性能进行测试。　　测试结果表明，锂化之前I-V特性显示纳米带的两端不对称的肖特基势垒，这是半导体氧化钼与金/铂电极间产生的，在大约2V的时候，传输的电流约300pA。锂化之后，I-V的曲线显示欧姆特性，在大约2V的时候，传输的电流约1

8、0nA，根据测定电阻、有效长与横截面积的计算，纳米带在锂化前后电导率大致分别是10-4与10-2Scm-1。通过锂化后，电