DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157002
通過靜電紡絲法和煅燒工藝有效制備了鑭基LaMO3(M=Fe,Co,Ni)鈣鈦礦納米纖維。詳細研究了LaMO3鈣鈦礦的結晶度、微觀結構、形態、元素組成和化學鍵合狀態。探究了LaMO3鈣鈦礦納米纖維作為超級電容器電極和鋰離子電池負極的電化學性能。在1 A g-1的電流密度下,LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3納米纖維的比電容分別為183.6、95.8和116.3 F g-1。LaMO3 NFs的超電容特性源自M3+/M2+的氧化還原反應。作為鋰離子電池負極,LaMO3(M=Fe,Co,Ni)納米纖維在200個循環后分別顯示出331、646和92 mAh g-1的比放電容量。這項研究為超級電容器電極和鋰離子電池負極提供了潛在的鈣鈦礦型鑭基納米纖維候選材料。
圖1.(a)LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs的XRD圖譜和(b)紫外可見漫反射光譜。
圖2.(a)初生La(NO3)3-FeAc/PVP NFs,(b)LaFeO3 NFs,(c)初生La(NO3)3-CoAc/PVP NFs,(d)LaCoO3 NFs,(e)初生La(NO3)3-NiAc/PVP NFs和(f)LaNiO3 NFs的SEM圖。
圖3.(a)和(b)LaFeO3 NFs的TEM圖像,(c)HAADF-STEM圖像,(d-f)La、Fe和O的對應元素映射。
圖4.(a)和(b)LaCoO3 NFs的TEM圖像,(c)HAADF-STEM圖像,(d-f)La、Co和O的對應元素映射。
圖5.(a)和(b)LaNiO3 NFs的TEM圖像,(c)HAADF-STEM圖像,(d-f)La、Ni和O的對應元素映射。
圖6.(a)LaFeO3 NFs的La 3d,(b)Fe 2p,(c)O 1s XPS光譜,(d)LaCoO3 NFs的La 3d,(e)Co 2p,(f)O 1s XPS光譜和(g)LaNiO3 NFs的La 3d,(h)Ni 2p,(i)O 1s XPS光譜。
圖7.(a)LaFeO3NFs,(b)LaCoO3NFs和(c)LaNiO3NFs電極在不同掃描速率下的CV曲線。
圖8.(a)LaFeO3 NFs,(b)LaCoO3 NFs和(c)LaNiO3 NFs電極在不同電流密度下的GCD曲線。
圖9.LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs的電化學阻抗譜,插圖顯示了等效電路。
圖10.(a)LaFeO3,(b)LaCoO3和(c)LaNiO3 NFs在5 A g-1電流密度下的比電容和效率與循環次數的關系。
圖11.(a)LaFeO3 NFs,(b)LaCoO3 NFs和(c)LaNiO3 NFs在0.01-3.0V電壓下的充電放電曲線。(d)LaFeO3 NFs,(e)LaCoO3 NFs,(f)LaNiO3 NFs在掃描速率為0.05 mV s-1的第一、第二和第五個循環的CV曲線。
圖12.(a)LaFeO3 NFs、LaCoO3 NFs和LaNiO3 NFs在0.01-3.0V電壓范圍內在200 mA g-1下的循環能力。(b)所制備的LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs的倍率性能。
圖13.(a)LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs在開路電壓下的阻抗譜。插圖:對應于阻抗圖的等效電路。(b)LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs的|Z|與ω-1/2的線性擬合。