Synthesis and Properties of Metal Chalcogenide Nanostructures
博士 === 國立清華大學 === 材料科學工程學系 === 99 === 利用金屬錯合物活化氧催化反應(metal-complex activation of dioxygen catalytic reaction)可成功地在不同的金屬基板上使用簡易的化學溶液法製備出各式各樣相對應的金屬硫硒化物奈米結構。反應系統在鹼性環境下結合金屬錯合反應化學(metal chelation chemistry)與氧催化反應(dioxygen catalytic reaction)，首次證實可有效降低液態反應試劑與固態金屬基板間存在之高介面能(interfacial energy)，因此不需使用模板(tem...
| Main Authors: | , |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Others |
| Language: | en_US |
| Published: |
2011
|
| Online Access: | http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/30798005912911165471 |
| Summary: | 博士 === 國立清華大學 === 材料科學工程學系 === 99 === 利用金屬錯合物活化氧催化反應(metal-complex activation of dioxygen catalytic reaction)可成功地在不同的金屬基板上使用簡易的化學溶液法製備出各式各樣相對應的金屬硫硒化物奈米結構。反應系統在鹼性環境下結合金屬錯合反應化學(metal chelation chemistry)與氧催化反應(dioxygen catalytic reaction)，首次證實可有效降低液態反應試劑與固態金屬基板間存在之高介面能(interfacial energy)，因此不需使用模板(template)或高壓製程(high-pressure autoclave process)，即可方便地在相對應的金屬基板上成長出大面積且垂直於基板方向的金屬硫硒化物奈米結構。
將奈米材料運用在鋰離子電池電極上是相當具備前瞻性與未來應用性的做法，主要優點包括了(1)可提供較短的有效路徑利於鋰離子與電子的傳輸；(2)奈米化之後的電極與電解液間有更大的接觸面積可導致更為快速的充放電速率；(3)奈米結構的小尺寸可有效容許由鋰離子遷入遷出造成的應變進而延長使用壽命。在各式各樣鋰離子電池陰極材料中，金屬硫硒化物奈米結構是相當具有潛力的選擇，特別是一維硫化鎳與硫化銅奈米線陣列，因為它們又更加具有高理論電容值、高鋰離子反應性、為電子和鋰離子的優良導體與低成本等優點。利用一維硫化鎳奈米線陣列所組裝而成的鋰離子電池經過電化學性質測試後，發現在一百個充放電循環後還可穩定維持在約330 mAhg-1，超過80%的可逆電容量，並且在速率10C的快速充放電速率下，可維持超過50%的可逆電容量。而利用一維硫化銅奈米線陣列所組裝而成的鋰離子電池經過電化學性質測試後，發現在一百個充放電循環後還可穩定維持在約230 mAhg-1，超過50%的可逆電容量，其中庫倫效率(Coulombic efficiency)更可達99%，並且在速率20C的超快速充放電速率下，可維持超過56%的可逆電容量。這些傑出的電化學性質證實一維硫化鎳與硫化銅奈米線陣列相當具有潛力應用在下一代的鋰離子電池陰極材料上。
利用生物分子(biomolecule)半胱胺酸(cystrine)結合金屬錯合反應化學(metal chelation chemistry)，可成功透過新穎的生物分子輔助(biomolecule-assisted)化學溶液法在鎳金屬電流集電極(nickel current collector substrate)上製備出一維硫化鎳奈米線陣列，其中半胱胺酸不僅可以當作表面形貌導引分子(morphology-directing molecule)促成奈米結構成長，其所含的硫氫基更可做為硫的來源，進而以相當環保且經濟實惠的方式合成硫化物奈米結構。將在金屬電流集電極上所合成的一維硫化鎳奈米線陣列做電化學儲氫測試，其良好的性質證實一維硫化鎳奈米線陣列具有絕佳潛力應用在氫燃料電池上。
|
|---|