无机化学合成论文.doc

《无机化学合成论文.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、钛酸钠纳米管作为负电极材料钠离子电容器尹娇，齐力，王宏宇电分析国家重点实验室，长春丿'、'/用化学研究所，屮国科学院，屮国长春人民街5625号（邮编130022）屮国研究生科学院屮国北京（邮编100039）重要信息：摘要：目前止在考虑钾•离了储能技术是否应用于电动车行业臥至是电网储能。然而，现代社会对大呈能源的迫切需求与地球锂资源的的短缺相矛历。解决这一矛丹的第一选择或许就是白关钠的材料。奋此，我们建议使用以多孔碳和钛酸钠纳米«;（Na-TNT,Na+掺杂化合物）为正负电极以含钠离了的菲水物质为电解质的钠离了电容器作为一个电能存储系统。作为一个低电lk（0.1-2V）钠掺杂纳米材料，可以用一个

2、简单的热液反应合成,Na-TNT3与普通钛酸钠相比,Na-TNT具有优秀的速度性能。这种性能正好适应了电化学电容器的需要。饷离了电容器有理想的能量密度和功率密度（34Whkg-1,889WkgT）。此外，钠离了电容器的长期循环寿命（4000次）和库仑效率也高（=98%之麻,第一.个周期更重要的是，钠离了电容器的概念已经提出。关键字：钛酸钠纳米管，负极材料，钠离子，电容器水热处理P25（商业TiO2）可以合成出钛酸钠钠米管。31-33对热处理后的样品进行形貌结构的详细研究，并对钠的电化学储存性能进行充分的研究。更重要的是，基于AC和Na-TNTs的混合电容器被首次提出来。钠离了混介电容器的性能可

3、以与用锂离了作电解质的AC/钛酸锂或石墨/二氧化钛混合电容器相媲美。5,342.实验部分2.1.Na-TNTs的合成。P25（商业TiO2粉末，包括25%金红石和75%锐钛矿，P25的粒径约为30nm）.用10M的NaOH作溶液在150°C下在密闭的teflonlined釜中水热处理P25四

4、-八个小时即可合成Na・TNTs°用去离了水洗涤离心产物肓到PH值准确的达到8•然后在烘箱（60°C空气屮）屮烘干48h,分别在300、400、500°C下对合成样品热处理5h,并分别贴±T1（300°C）,T2（400°C）,T3（500°C）,和T4（600°C）的标签。干麻在烤箱48h（60在空气屮

5、）,as-synthesized样品在不同温度下进行热处理（300、400、500、300在空气屮，分别）5h。此外，把样品洗到不同的PH值的实验也U经被研究（见支持信息）。关于Na2Ti3O7和Na2Ti6O13也已被研究（见支持信息）。2.2表征方法。样品RigakuDmax2500衍射仪屮做出的X射线衍射（XRD）附带在2至U90。的范围,以4。/分钟的速度扫描速度测出的石墨单色CuKa（A=0.15405nm）衍射。在200kV的加速电压下用口立模型h-8100做岀透射电了显微镜（TEM）图像。扫描电了显微镜（SEM）图像是由飞利浦XL30JEOLJSM-6700F型显微镜做出的。所有

6、样品的拉曼光谱是由带CCD探测器和全息陷波滤波器的Renishaw2000模型共焦显微拉曼光谱仪记录的。拉曼激光源是风冷式弑离子激光器输出的514.5nm激光辐射。2.3.电极的制造。1•介绍电化学电容器（ECs）具有高能量密度、寿命长、稳沱性能好的特点。因此，电化学电轻器是新一代最有前途的绿色能源存储设备z-'-1*3。然而，与二代电池相比他们的能呈密度还是相当小的。为了解决这个问题，提出了不对称“混合电化学电容器（简称混合电容器）的概念。混合电容器结合电池式电极和电容式电极（•般为多孔碳）的特点，拥冇合适的能量密度和功率密度。尤其是混介电容器使用菲水电解质的锂离了•材料表现出优异的能暈密度

7、。起初，混合电容器的丁•作电爪很高，例如在锂离了电容器的工作电爪达4V（活性炭/锂掺杂碳）。后•来,与多孔碳的双层电容相比，掺杂锂离了的电容式电极的电荷存储数帚是很大的。然而，现代社会对大量能源的迫切需求与地球锂资源的的短缺的矛丿百限制了锂离了电池的发展。因此,现在一个紧迫的任务就是探索可供选择的采用资源卞富价格便宜的材料的混合电容器。最有吸引力的选择是钠，因为原则上它的资源是无限的，而且很容易更换。一些最新的研究已经对探索钠离了技术很感兴趣。他们人多把精力集中在钠离了电池止极材料上。尽管如此，最近更多的计算研究表明备种钠离了电极的操作电压在0.18-0.57V,低于锂离了类似物的操作电爪。这

8、意味着如果用钠离了相关材料做止极材料，在一左程度上会牺牲钠离了电池的整体能最密度。以钠离了较低的电位分布來看，钠相关材料可能更适合做负电极。结合上述爭实，我们提出分别以多孔碳和含钠化合物为止负电极以含钠离了的非水物质为电解质来建造电能存储系统。因为多孔碳电极的电荷存储原理仅仅指的绘阴离了的吸附而不是钠离了的掺杂，所以多孔碳的应用可以避免由钠离了相关止极材料造成的尴尬。事实上，…些人己经在努力探索钠