论文部分内容阅读
近年来,具有三维结构的微/纳米材料因其在催化、药物传递、化学储能、光电子、光子晶体和微腔共振等方面的众多应用而引起了人们的广泛关注。在构建三维复杂结构方面,模板法是最常用的方法之一。相比于一般模版法,牺牲模版法在达到塑造结构目的的同时,更加简单高效,具有很高的应用价值。本文主要以偏钒酸铵为钒源,首先采用水热成胶法合成五氧化二钒水溶胶,进而通过牺牲模板法制备了三维聚吡咯水凝胶小球及二维V2O3@N-C纳米片,然后对其进行形貌结构和成分上的表征,并分别探究它们在有机染料吸附及锂离子电池方向上的应用。首先,本文以牺牲模板法原位聚合制备了三维聚吡咯水凝胶小球(PHG beads),并通过反复洗涤进行纯化处理,随后研究PHG小球在有机染料吸附领域的应用。实验表明,PHG小球具有优异的吸附性能,对MO染料的吸附能力达到236.9 mg·g-1,有效吸附浓度低至0.4 ppm。另外,PHG小球具有良好的可再生性,在重复3次实验后,吸附能力保持率达到80%。实验中我们探究了不同因素对PHG小球吸附性能的影响,例如温度、PH值等,还研究了其吸附等温线及吸附动力学。此外,我们发现PHG小球对MO染料(阴离子染料)和MB染料(阳离子染料)的混合溶液存在选择性吸附,具有成为选择性吸附剂的潜能。其次,本文使用V2O5作为前驱体,合成V2O5@PPY水分散液,再使用冷冻干燥法和退火处理制备了二维V2O3@N-C纳米片。相比于纯的V2O3电极材料,所制备的V2O3@N-C纳米片电化学性能得到很大地提升。在0.2 A·g-1电流密度下循环100次后可逆比容量可保持在651.5 mAh·g-1;在1A·g-1大电流密度下1000次循环后可逆比容量达到306.8 mAh·g-1,可逆比容量保持率达到80.6%,平均容量衰减率0.02%。综上,V2O3@N-C纳米片具有高可逆比容量、良好倍率性能、优异长期循环稳定性,是有很好应用前景的高性能锂离子负极材料。