纳米CoS2中空球的制备以及电化学性能检测

1、CoS2中空纳米球的制备及其在锂离子电池中的应用专业：材料学姓名：张思敏 摘要 通过一种简易的溶剂热法已经成功的制备出了均匀的CoS2中空纳米球，并对其作锂离子电池的正极材料时进行了相关的电化学研究。关键策略是以硫粉作为硫源，而乙醇则作为反应溶剂，同时还作为还原剂。X粉末衍射图（XRD）和能量色散光谱（EDS）表明了产物的高纯度。SEM图显示产物中空球的直径约为23m以及壳厚约为300nm。文中还讨论了最后的空心结构形成的机理。还发现温度和反应浓度是控制物质形态的关键因素。同时，相关的电化学测试显示制备的CoS2具有较高的放电容量（1210mAhg-1）和较好的循环稳定性，这些表明从长远角度看

2、这种材料将可能应用于锂离子电池中的正极材料。引言u不同化学计量比的钴的硫化物在催化剂、半导体、磁性材料、锂离子电池及其他领域的潜在应用，已经引起了广泛的兴趣。u最近几年，为了研究CoS2的特殊性能，在制备材料方面做了相当大的努力，并做了一些相关的报道。u在本文中，我们报道了一种简易而有效的溶剂热法来合成均匀的CoS2中空纳米球，并对其作锂离子电池正极材料时的电化学性能展开了研究。实验 在本次实验中，首先将2mmol的CoCl26H2O溶解在纯的乙醇中，再加入4mmol的硫粉并搅拌均匀，然后把所得的蓝色溶液转移到50mL的高温反应釜中，在240温度下维持24h。待反应后，将釜自然冷却至室温。通过

3、离心分离收集所得的沉淀，并用蒸馏水和乙醇清洗三次。最后，将CoS2沉淀放在60温度下干燥10h，这样就得到了中空结构的CoS2纳米球。相比较而言，合成参数包括温度、浓度及前驱体的反应时间也都被测试了，每个样品中CoCl26H2O和硫粉的摩尔比是0.5。结构与讨论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.总结 总之,通过一些简易的溶剂热法已经合成出了各种各样的中空球结构的CoS2，这些方法也可以用来制备其他的金属硫化物，如：MnS、FeS、CuS等。制得的产物大部分是平均直径约为23m以及壳厚约为300nm的CoS2中空纳米球。可以得出结论：Ostwald熟化是形成中空结构的主要机制。所制备的中空球在锂离子的存储和释放方面展示了较低的充放电电位平台、较高的放电容量和较好的循环性能，这也说明了这种材料可能是一种很有前途的锂离子电池正极替换材料。此外，这种CoS2材料在其他领域可能有潜在的应用，如：催化剂、半导体、碱性的可充电电池等。大量的研究工作仍在进行中。论文体会 通过这次阅读，相较第一次而言，感觉阅读的速度和效率有很明显的提高。在本文中，我了解了溶剂热法制备纳米材料的过程，中空球纳米结构产生的机理，影响此结构的一些合成参数的分析和讨论以及这种结构在锂离子电池中的性能和潜在的应用。在读完这篇文章时，我充分认识到了文章的重点在于结果