Fe2O3/rGO纳米复合物的制备及其储锂和储钠性能

李婷 龙志辉 张道洪

引用本文: 李婷, 龙志辉, 张道洪. Fe2O3/rGO纳米复合物的制备及其储锂和储钠性能[J]. 物理化学学报, 2016, 32(2): 573-580. doi: 10.3866/PKU.WHXB201511105 shu
Citation:  LI Ting, LONG Zhi-Hui, ZHANG Dao-Hong. Synthesis and Electrochemical Properties of Fe2O3/rGO Nanocomposites as Lithium and Sodium Storage Materials[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2016, 32(2): 573-580. doi: 10.3866/PKU.WHXB201511105 shu

Fe2O3/rGO纳米复合物的制备及其储锂和储钠性能

    通讯作者: 李婷, 张道洪; 李婷, 张道洪
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21403305) (21403305)

    中南民族大学中央高校基本科研业务费专项资金(CZQ14007)资助项目 (CZQ14007)

摘要: 金属氧化物可通过电化学转换反应与锂离子及钠离子发生多电子可逆结构转换,是一类极具应用前景的高容量锂离子和钠离子电池负极材料。实验以氧化石墨烯和铁盐为前驱体,采用简单的溶剂法,成功将Fe2O3纳米单晶粒子均匀负载于石墨烯的导电片层上,获得Fe2O3/rGO(还原氧化石墨烯)纳米复合材料。复合电极在锂离子和钠离子电池中都表现出优异的充放电性能和循环稳定性。实验结果表明石墨烯的包覆不仅能降低Fe2O3发生转换反应的电荷传递阻抗,而且能够稳定电极在循环过程中带来的结构转变,极大改善电极大电流充放能力和循环稳定性。本研究为发展高容量的锂离子和钠离子电池负极材料提供了可行的途径。

English

    1. [1]

      (1) Palací n, M. R. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2565. doi: 10.1039/b820555h(1) Palací n, M. R. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2565. doi: 10.1039/b820555h

    2. [2]

      (2) Gao, X. P.; Yang, H. X. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 174. doi: 10.1039/B916098A(2) Gao, X. P.; Yang, H. X. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 174. doi: 10.1039/B916098A

    3. [3]

      (3) Bruce, P. G.; Scrosati, B.; Tarascon, J. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 2930. doi: 10.1002/anie.200702505(3) Bruce, P. G.; Scrosati, B.; Tarascon, J. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 2930. doi: 10.1002/anie.200702505

    4. [4]

      (4) Li, H.; Balaya, P.; Maier, J. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A1878. doi: 10.1149/1.1801451(4) Li, H.; Balaya, P.; Maier, J. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A1878. doi: 10.1149/1.1801451

    5. [5]

      (5) Cabana, J.; Monconduit, L.; Larcher, D.; Palací n, M. R. Adv. Mater. 2010, 22, E170. doi: 10.1002/adma.201000717(5) Cabana, J.; Monconduit, L.; Larcher, D.; Palací n, M. R. Adv. Mater. 2010, 22, E170. doi: 10.1002/adma.201000717

    6. [6]

      (6) Li, T.; Li, L.; Cao, Y. L.; Ai, X. P.; Yang, H. X. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3190. doi: 10.1021/jp908741d(6) Li, T.; Li, L.; Cao, Y. L.; Ai, X. P.; Yang, H. X. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3190. doi: 10.1021/jp908741d

    7. [7]

      (7) Li, T.; Chen, Z. X.; Cao, Y. L.; Ai, X. P.; Yang, H. X.Electrochimca Acta 2012, 68, 202. doi: 10.1016/j.electacta.2012.02.061(7) Li, T.; Chen, Z. X.; Cao, Y. L.; Ai, X. P.; Yang, H. X.Electrochimca Acta 2012, 68, 202. doi: 10.1016/j.electacta.2012.02.061

    8. [8]

      (8) Li, T.; Ai, X. P.; Yang, H. X. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6167. doi: 10.1021/jp112399r(8) Li, T.; Ai, X. P.; Yang, H. X. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6167. doi: 10.1021/jp112399r

    9. [9]

      (9) Li, T.; Yang, H. X. J. Electrochemistry 2015, 21, 115. [李婷, 杨汉西. 电化学, 2015, 21, 115.](9) Li, T.; Yang, H. X. J. Electrochemistry 2015, 21, 115. [李婷, 杨汉西. 电化学, 2015, 21, 115.]

    10. [10]

      (10) Poizot, P.; Laruelle, S.; Grugeon, S.; Dupont, L.; Tarascon, J.M. Nature 2000, 407, 499. doi: 10.1038/35035054(10) Poizot, P.; Laruelle, S.; Grugeon, S.; Dupont, L.; Tarascon, J.M. Nature 2000, 407, 499. doi: 10.1038/35035054

    11. [11]

      (11) Reddy, M. V.; Yu, T.; Sow, C. H.; Shen, Z. X.; Lim, C. T.; Rao, G. V. S.; Chowdari, B. V. R. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2792. doi: 10.1002/adfm.200601186(11) Reddy, M. V.; Yu, T.; Sow, C. H.; Shen, Z. X.; Lim, C. T.; Rao, G. V. S.; Chowdari, B. V. R. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2792. doi: 10.1002/adfm.200601186

    12. [12]

      (12) Zhu, X. J.; Zhu, Y.W.; Murali, S.; Stoller, M. D.; Ruoff, R. S.ACS Nano 2011, 5, 3333. doi: 10.1021/nn200493r(12) Zhu, X. J.; Zhu, Y.W.; Murali, S.; Stoller, M. D.; Ruoff, R. S.ACS Nano 2011, 5, 3333. doi: 10.1021/nn200493r

    13. [13]

      (13) Zhang, L.; Wu, H. B.; Madhavi, S.; Hng, H. H.; Lou, X. W.J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17388. doi: 10.1021/ja307475c(13) Zhang, L.; Wu, H. B.; Madhavi, S.; Hng, H. H.; Lou, X. W.J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17388. doi: 10.1021/ja307475c

    14. [14]

      (14) Kim, S.W.; Seo, D. H.; Ma, X. H.; Ceder, G.; Kang, K. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 710. doi: 10.1002/aenm.201200026(14) Kim, S.W.; Seo, D. H.; Ma, X. H.; Ceder, G.; Kang, K. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 710. doi: 10.1002/aenm.201200026

    15. [15]

      (15) Jian, Z. L.; Zhao, B.; Liu, P.; Li, F. J.; Zheng, M. B.; Chen, M.W.; Shi, Y.; Zhou, H. S. Chem. Commun. 2014, 50, 1215. doi: 10.1039/C3CC47977C(15) Jian, Z. L.; Zhao, B.; Liu, P.; Li, F. J.; Zheng, M. B.; Chen, M.W.; Shi, Y.; Zhou, H. S. Chem. Commun. 2014, 50, 1215. doi: 10.1039/C3CC47977C

    16. [16]

      (16) Zhang, N.; Han, X. P.; Liu, Y. C.; Hu, X. F.; Zhao, Q.; Chen, J.Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401123. doi: 10.1002/aenm.201401123(16) Zhang, N.; Han, X. P.; Liu, Y. C.; Hu, X. F.; Zhao, Q.; Chen, J.Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401123. doi: 10.1002/aenm.201401123

    17. [17]

      (17) Zhang, Z. J.; Wang, Y. X.; Chou, S. L.; Li, H. J.; Liu, H. K.; Wang, J. Z. J. Power Sources 2015, 280, 107. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.01.092(17) Zhang, Z. J.; Wang, Y. X.; Chou, S. L.; Li, H. J.; Liu, H. K.; Wang, J. Z. J. Power Sources 2015, 280, 107. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.01.092

    18. [18]

      (18) Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Dommett, G. H. B.; Kohlhaas, K.M.; Zimney, E. J.; Stach, E. A.; Piner, R. D.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Nature 2006, 442, 282. doi: 10.1038/nature04969(18) Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Dommett, G. H. B.; Kohlhaas, K.M.; Zimney, E. J.; Stach, E. A.; Piner, R. D.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Nature 2006, 442, 282. doi: 10.1038/nature04969

    19. [19]

      (19) Miller, J. R.; Outlaw, R. A.; Holloway, B. C. Science 2010, 329, 1637. doi: 10.1126/science.1194372(19) Miller, J. R.; Outlaw, R. A.; Holloway, B. C. Science 2010, 329, 1637. doi: 10.1126/science.1194372

    20. [20]

      (20) Li, X. S.; Cai, W.W.; An, J. H.; Kim, S.; Nah, J.; Yang, D. X.; Piner, R.; Velamakanni, A.; Jung, I.; Tutuc, E.; Banerjee, S. K.; Colombo, L.; Ruoff, R. S. Science 2009, 324, 1312. doi: 10.1126/science.1171245(20) Li, X. S.; Cai, W.W.; An, J. H.; Kim, S.; Nah, J.; Yang, D. X.; Piner, R.; Velamakanni, A.; Jung, I.; Tutuc, E.; Banerjee, S. K.; Colombo, L.; Ruoff, R. S. Science 2009, 324, 1312. doi: 10.1126/science.1171245

    21. [21]

      (21) Geim, A. K. Science 2009, 324, 1530. doi: 10.1126/science.1158877(21) Geim, A. K. Science 2009, 324, 1530. doi: 10.1126/science.1158877

    22. [22]

      (22) Xu, J.; Yang, D. Z.; Liao, X. Z.; He, Y. S.; Ma, Z. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 913. [许婧, 杨德志, 廖小珍, 何雨石, 马紫峰. 物理化学学报, 2015, 31, 913.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201503162(22) Xu, J.; Yang, D. Z.; Liao, X. Z.; He, Y. S.; Ma, Z. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 913. [许婧, 杨德志, 廖小珍, 何雨石, 马紫峰. 物理化学学报, 2015, 31, 913.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201503162

    23. [23]

      (23) Li, D.; Mü ller, M. B.; Gilje, S.; Kaner, R. B.; Wallace, G. G.Nature Nanotech. 2008, 3, 101. doi: 10.1038/nnano.2007.451(23) Li, D.; Mü ller, M. B.; Gilje, S.; Kaner, R. B.; Wallace, G. G.Nature Nanotech. 2008, 3, 101. doi: 10.1038/nnano.2007.451

    24. [24]

      (24) Ferrari, A. C.; Meyer, J. C.; Scardaci, V.; Casiraghi, C.; Lazzeri, M.; Mauri, F. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 187401. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.187401(24) Ferrari, A. C.; Meyer, J. C.; Scardaci, V.; Casiraghi, C.; Lazzeri, M.; Mauri, F. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 187401. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.187401

    25. [25]

      (25) Paredes, J. I.; Villar-Rodil, S.; Solí s-Ferná ndez, P. Langmuir 2009, 25, 5957. doi: 10.1021/la804216z(25) Paredes, J. I.; Villar-Rodil, S.; Solí s-Ferná ndez, P. Langmuir 2009, 25, 5957. doi: 10.1021/la804216z

    26. [26]

      (26) Zhu, J. X.; Zhu, T.; Zhou, X. Z.; Zhang, Y. Y.; Lou, X.W.; Chen, X. D.; Zhang, H.; Hng, H. H.; Yan, Q. Y. Nanoscale 2011, 3, 1084. doi: 10.1039/C0NR00744G(26) Zhu, J. X.; Zhu, T.; Zhou, X. Z.; Zhang, Y. Y.; Lou, X.W.; Chen, X. D.; Zhang, H.; Hng, H. H.; Yan, Q. Y. Nanoscale 2011, 3, 1084. doi: 10.1039/C0NR00744G

    27. [27]

      (27) Palomares, V.; Serras, P.; Villaluenga, I.; Hueso, K. B.; Carretero-Gonzá lez, J.; Rojo, T. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5884. doi: 10.1039/c2ee02781j(27) Palomares, V.; Serras, P.; Villaluenga, I.; Hueso, K. B.; Carretero-Gonzá lez, J.; Rojo, T. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5884. doi: 10.1039/c2ee02781j

    28. [28]

      (28) Slater, M. D.; Kim, D.; Lee, E.; Johnson, C. S. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 947. doi: 10.1002/adfm.v23.8(28) Slater, M. D.; Kim, D.; Lee, E.; Johnson, C. S. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 947. doi: 10.1002/adfm.v23.8

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  614
  • HTML全文浏览量:  92
文章相关
  • 收稿日期:  2015-09-23
  • 网络出版日期:  2015-11-06
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章