基于MOFs制备纳米氧化镍/碳电极复合材料

发布时间：2025-07-26 14:28

　　 过渡金属氧化物材料是一种潜在的高性能、高容量锂离子电池负极材料。本文以镍基金属有机骨架化合物（Ni-MOF）为前驱体,采用氮气烧结碳化法在600℃制备金属镍/碳复合材料（Ni/C）,再以Ni/C为前驱体经过空气碳化法在300℃和360℃成功制备了纳米级的金属氧化镍/碳复合材料（NiO/C）。通过PXRD、SEM、TEM、及电化学手段,系统评价NiO/C-300和NiO/C-360复合材料作为锂离子电池负极材料的性能。复合材料NiO/C-300中的NiO纳米颗粒结晶度高,均匀地分散在碳基质中。材料比表面积为249 m²·g^-1,孔径为1.1 nm,复合结构和高比表面积有利于锂离子的嵌入和脱出,缓解材料体积膨胀的同时提高了材料的电子和离子电导率,进而提高了材料的电化学性能。

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【部分图文】：

图1 Ni-MOF晶体的SEM(a)和TEM(b,c)图像

采用SEM和TEM表征Ni-MOF前驱体外貌形状(图1)。图1a的SEM图像可知Ni-MOF前驱体是规则均匀的薄片状圆盘晶体,图1b是低倍TEM下沿c轴生长的单个晶体[001]晶面,晶体的长宽分别为800和600nm左右,晶体的厚度约为100nm(图1c)。裘式纶课题组朱良奎....

图2 Ni-MOF的PXRD谱图

裘式纶课题组朱良奎博士曾报道联合HRTEM、电子衍射层析成像(EDT)技术和粉末X射线衍射Rietveld精修确定Zr-MOF(UIO-66)纳米晶体的结构[36]。该工作为纳米尺寸的MOFs结构解析带来了行之有效的方法。因此,本文中,我们采用上述方法解析纳米Ni-MOF的晶体结....

图3 Ni/C的PXRD谱图(a)和TEM图(b)

将Ni-MOF前驱体在氮气气氛下600℃碳化,可制备黑色粉末Ni/C样品。图3a为Ni/C的PXRD谱图。图中衍射角在2θ为25o出现的衍射峰可归属为无定型碳,衍射角44.3°、51.6°、和76.2°的衍射峰可归属为立方相金属镍(JCPDSno.04-0850)的(110)....

图4 Ni/C的TG谱图(a),NiO/C-300和NiO/C-360的PXRD谱图(b)

通过热重实验分析Ni/C在空气气氛中制备NiO/C复合材料的碳化温度。图4a为Ni/C样品在空气中的热重分析谱图,谱图表明,由于Ni纳米颗粒在低温空气中热氧化的原因,样品质量增加,温度为360℃,样品质量最大,因此在热处理过程中以碳化温度360℃氧化Ni/C样品。根据热重谱图....

本文编号：4058604