精细石油化工中间体国家工程研究中心（ERC）知识库

目前，由于化石燃料大量消耗，导致全球能源问题严重，研究新型可替代能源成为迫在眉睫的问题。锂离子电池和超级电容器由于具有能量密度高、循环性能好、可逆容量高等优点，是目前研究较多的两种化学电源，也是以后大力发展的电动汽车和混合动力汽车、小型移动电子设备等领域的主要电源，因此得到了广泛关注和研究。

MoO₂和MoO₃由于具有特殊的结构、理论比容量高、容易制备等优点，一直是锂离子电池和超级电容器领域的重要电极材料。本论文从纳米材料角度出发，以MoO₂和MoO₃为研究对象，制备了不同形貌的MoO₂和MoO₃纳米材料及其复合材料，分别考察了其作为锂离子电池和超级电容器电极材料的电化学性能，为氧化钼基电极材料的发展进行了有益探索。主要研究内容如下：

（1）以三嵌段共聚物P123为分散剂，通过溶胶-凝胶法制备了分散度较好的α-MoO₃ 纳米颗粒。通过FESEM、XRD、FTIR、XPS等对产物的形貌、结构、组成进行了表征。电化学测试表明，在电流密度为 20 mA•g-1时，首次放电容量高达1192 mAh•g^-1，超过了α-MoO₃的理论容量。循环稳定性显示，随着循环次数的增加，不可逆容量逐渐减少。最后，利用放电曲线和放电微分曲线研究了锂离子在α-MoO₃纳米颗粒中的脱嵌机理。

（2）以SBA-15为模板剂，在溶剂热提供的高温高压环境下，利用乙醇蒸汽还原合成了粒径均一的MoO₂纳米棒。 随后将得到的MoO₂纳米棒LiCl溶液进行二次水热，得到嵌锂的MoO₂@Li纳米棒。XRD 图谱显示嵌锂前后MoO₂的晶体结构没有变化，说明嵌入Li离子不会影响MoO₂的结晶度。充放电测试表明，在相同电流密度下，MoO₂@Li表现出更优异的电化学性能，库伦效率和循环稳定性均优于未嵌锂的 MoO₂。

（3）通过超声法合成了一维MoO₃纳米带，并利用原位化学氧化聚合法在MoO₃纳米带表面包裹一层聚吡咯(PPy)薄膜，形成MoO₃/PPy纳米复合材料。XRD图谱显示，PPy 的存在不会对MoO₃纳米带的晶型结构产生影响。电化学测试表明，MoO₃/PPy纳米复合材料的比电容远远高于单一MoO₃纳米带和单一PPy的容量。交流阻抗曲线显示，MoO₃与 PPy 形成复合材料后，导电性大大提高，内阻明显减小。循环 200周期后，容量依然保持90%以上，显示出了MoO₃/PPy复合材料作为超级电容器电极材料的优势。

（4）通过两步电化学沉积方法在碳纤维布上合成了MoO₂@Au@MnO₂分级异质结构。在MoO₂和 MnO₂薄膜之间进行喷金处理，提高了材料的离子扩散能力和电荷存储能力。交流阻抗曲线显示，喷金之后的MoO₂@Au@MnO₂比未喷金的MoO₂@MnO₂导电性明显提高， 电荷转移电阻降低。电化学测试表明，MoO₂@Au@MnO₂分级结构显示出良好的倍率性能和循环稳定性。