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WO_3和MoO_3一维纳米材料的合成及其应用研究

杨丰  
【摘要】: 一维纳米材料由于有独特的结构和性能以及巨大的应用前景,成为当前材料科学的研究重点之一。本论文采用水热法合成了W03和M003一维纳米结构。利用XRD、SEM、RAMAN、FTIR等研究了合成产物的形貌和微观结构,阐明了生长参数对WO3和MoO3一维纳米结构的影响,探讨了它们的生长机制并对它们的应用展开研究。 1.用水热法合成了h-WO3纳米线,研究了实验条件对产物的影响,并分析了纳米线的生长机制。以WO3纳米线为正极材料组装了锂离子电池,对其充放电性能进行了系统的研究。当放电电流为0.05 mA/cm2时,放电平台在2.25V左右,第二次放电比容量可达到264 mAh/g,循环15次之后,放电容量达到平稳,但容量仅为75 mAh/g,整个循环过程库仑效率均保持在90%以上。分别测试了不同电压工作窗口的循环性能,结果表明在1.0-4.0 V区间内,该电池充放电性能最好。 2.制备了单根W03纳米紫外探测器,发现合成的h-W03纳米线为n型半导体材料。我们分别测试了探测器对不同波长光的响应谱,观察到探测器对波长为312 nm的紫外光灵敏度最大。探测器在功率为2 mW/cm2,激发波长为312 nm的紫外光辐照下,表现出高的灵敏度和良好的可重复性。分别测试了欧姆接触型探测器和肖特基接触型探测器的光电导性能,发现肖特基势垒可以极大提高紫外探测器的灵敏度和响应速度。 3.用简单的水热法合成了宽度约为200 nm,厚度20 nnm,长度达到5μm的a-MoO3纳米带。分析了反应温度、反应时间、反应溶液PH值对产物形貌和结构的影响。结果表明,在反应温度为80℃时,反应过程中存在过渡相产物h-MoO3微米六棱柱。以a-MoO3纳米带为正极材料组装了锂离子电池,研究了其充放电性能。放电电流为0.02 mA/cm2时,在2.0 V左右存在一个平稳的放电平台,且第二次放电比电容量可以达到315 mAh/g。a-MoO3纳米带电极表现出优异的循环性能,经过30次循环后容量仍然能够保持在180 mAh/g。测试了不同电压工作窗口的循环性能,结果表明,在1.2-3.8 V区间内,锂离子电池充放电性能最好。


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