煅烧温度对TiO2纳米管阵列微观结构及锂电性能影响研究

"煅烧温度对二氧化钛纳米管阵列的微观结构及锂电性能的影响 (2015年)" 本文是一篇发表于2015年6月硅酸盐学报上的工程技术论文，作者通过实验研究了煅烧温度对二氧化钛(TiO2)纳米管阵列微观结构和其作为锂离子电池负极材料时的电化学性能的影响。实验中，作者利用阳极氧化法成功制备出三维有序的TiO2纳米管阵列，并在450、600、650及700℃的不同温度下进行2小时的煅烧处理。 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散光谱仪(EDS)等分析工具，研究人员观察到随着煅烧温度的提高，TiO2纳米管的微观结构和形貌发生了显著变化。在450℃煅烧时，TiO2纳米管主要为锐钛矿(Ag)相，这是一种常见的TiO2晶型，具有较高的电化学活性。随着温度的升高，金红石(Rh)相开始形成并逐渐占据主导地位，金红石相的TiO2通常比锐钛矿相更为稳定，但其电化学性能相对较低。 研究进一步揭示，650℃是TiO2纳米管形貌开始坍塌的关键温度，当温度升至700℃时，纳米管结构几乎完全坍塌，这可能是因为高温导致了纳米管壁的融合或结构的不稳定性。这种形貌变化直接影响到TiO2纳米管作为锂离子电池负极材料的性能。 在锂离子电池性能测试中，研究人员使用金属锂箔作为对电极和参比电极，对不同温度处理的TiO2纳米管阵列进行了充放电测试、循环伏安曲线分析和循环稳定性评估。结果显示，尽管随着煅烧温度的增加，TiO2纳米管的放电比容量有所下降（这可能是因为高温导致了晶相转变和结构坍塌，降低了锂离子的扩散速率和存储能力），但所有样品都展示出了良好的充放电稳定性和循环稳定性。 该研究强调了煅烧温度对TiO2纳米管阵列结构及其锂电性能的显著影响，为优化TiO2纳米管阵列的制备工艺和提高其在锂离子电池中的应用潜力提供了重要指导。通过精确控制煅烧条件，可以调整TiO2的晶体相和形貌，从而优化其电化学性能，这对于设计高性能的锂离子电池负极材料具有重要的理论和实践意义。