納米CoS2中空球的制備以及電化學(xué)性能檢測(cè)

1、CoS2中空納米球的制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用專業(yè)：材料學(xué)姓名：張思敏 摘要 通過(guò)一種簡(jiǎn)易的溶劑熱法已經(jīng)成功的制備出了均勻的CoS2中空納米球，并對(duì)其作鋰離子電池的正極材料時(shí)進(jìn)行了相關(guān)的電化學(xué)研究。關(guān)鍵策略是以硫粉作為硫源，而乙醇則作為反應(yīng)溶劑，同時(shí)還作為還原劑。X粉末衍射圖（XRD）和能量色散光譜（EDS）表明了產(chǎn)物的高純度。SEM圖顯示產(chǎn)物中空球的直徑約為23m以及殼厚約為300nm。文中還討論了最后的空心結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理。還發(fā)現(xiàn)溫度和反應(yīng)濃度是控制物質(zhì)形態(tài)的關(guān)鍵因素。同時(shí)，相關(guān)的電化學(xué)測(cè)試顯示制備的CoS2具有較高的放電容量（1210mAhg-1）和較好的循環(huán)穩(wěn)定性，這些表明從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看

2、這種材料將可能應(yīng)用于鋰離子電池中的正極材料。引言u(píng)不同化學(xué)計(jì)量比的鈷的硫化物在催化劑、半導(dǎo)體、磁性材料、鋰離子電池及其他領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，已經(jīng)引起了廣泛的興趣。u最近幾年，為了研究CoS2的特殊性能，在制備材料方面做了相當(dāng)大的努力，并做了一些相關(guān)的報(bào)道。u在本文中，我們報(bào)道了一種簡(jiǎn)易而有效的溶劑熱法來(lái)合成均勻的CoS2中空納米球，并對(duì)其作鋰離子電池正極材料時(shí)的電化學(xué)性能展開了研究。實(shí)驗(yàn) 在本次實(shí)驗(yàn)中，首先將2mmol的CoCl26H2O溶解在純的乙醇中，再加入4mmol的硫粉并攪拌均勻，然后把所得的藍(lán)色溶液轉(zhuǎn)移到50mL的高溫反應(yīng)釜中，在240溫度下維持24h。待反應(yīng)后，將釜自然冷卻至室溫。通過(guò)

3、離心分離收集所得的沉淀，并用蒸餾水和乙醇清洗三次。最后，將CoS2沉淀放在60溫度下干燥10h，這樣就得到了中空結(jié)構(gòu)的CoS2納米球。相比較而言，合成參數(shù)包括溫度、濃度及前驅(qū)體的反應(yīng)時(shí)間也都被測(cè)試了，每個(gè)樣品中CoCl26H2O和硫粉的摩爾比是0.5。結(jié)構(gòu)與討論Figure 1. XRD patterns and refinement results of the observed (red fork), calculated (green line), and difference (pink line) XRD profiles of the CoS2 hollow spheres. (i

4、nsert) EDS spectrum of the CoS2 hollow spheres.Figure 2. SEM (a, b) and TEM (c, d) images of the CoS2 hollowspheres prepared at 240 for 24 h. 10 m 2 m50 nm 10 nmFigure 3. SEM images of the CoS2 microspheres synthesized from (a, b) 0.01M and (c, d) 0.1M CoCl26H2O solution, respectively. 2 m500 nm 3 m

5、1 mFigure 4. SEM images of the CoS2 microspheres synthesized at (a, b)210and (c, d) 180for 24 h, respectively.500 nm500 nm2 m5 mFigure 5. (a) XRD patterns, SEM images of the samples synthesized at 240 for (b) 4 h, (c) 8 h, (d) 16 h, and (e) schematic illustration of the formation of the CoS2 hollow

6、spheres.2 m2 m3 mFigure 6. Charge-discharge curves of the CoS2 hollow spheres prepared at 240 for 24h.Figure 7. Cyclic voltammograms for the CoS2 hollow spheres with scan rate 0.1mVs-1. The scan potential ranges 0.01-3.0V.Figure 8. Cycle performance of the CoS2 hollow spheres prepared at 240 for 24

7、h.總結(jié) 總之,通過(guò)一些簡(jiǎn)易的溶劑熱法已經(jīng)合成出了各種各樣的中空球結(jié)構(gòu)的CoS2，這些方法也可以用來(lái)制備其他的金屬硫化物，如：MnS、FeS、CuS等。制得的產(chǎn)物大部分是平均直徑約為23m以及殼厚約為300nm的CoS2中空納米球?？梢缘贸鼋Y(jié)論：Ostwald熟化是形成中空結(jié)構(gòu)的主要機(jī)制。所制備的中空球在鋰離子的存儲(chǔ)和釋放方面展示了較低的充放電電位平臺(tái)、較高的放電容量和較好的循環(huán)性能，這也說(shuō)明了這種材料可能是一種很有前途的鋰離子電池正極替換材料。此外，這種CoS2材料在其他領(lǐng)域可能有潛在的應(yīng)用，如：催化劑、半導(dǎo)體、堿性的可充電電池等。大量的研究工作仍在進(jìn)行中。論文體會(huì) 通過(guò)這次閱讀，相較第一次而言，感覺(jué)閱讀的速度和效率有很明顯的提高。在本文中，我了解了溶劑熱法制備納米材料的過(guò)程，中空球納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的機(jī)理，影響此結(jié)構(gòu)的一些合成參數(shù)的分析和討論以及這種結(jié)構(gòu)在鋰離子電池中的性能和潛在的應(yīng)用。在讀完這篇文章時(shí)，我充分認(rèn)識(shí)到了文章的重點(diǎn)在于結(jié)果