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本文基于Mn-Cu合金通过去合金化方法制备了纳米多孔铜，利用X射线衍射分析、扫描电镜、EDX能谱分析研究了化学去合金化及电化学去合金化条件下腐蚀液类型、腐蚀液浓度、腐蚀时间、合金成分、表面活性剂及电压等因素对于微观形貌的影响，通过改变Cu表面扩散系数将纳米多孔铜的孔径范围扩展为5-500nm。另外，本文尝试将纳米多孔铜作为集流体材料应用于锂离子电池领域，获得了具有前景的性能特征。化学去合金化处理中，腐蚀液浓度能够显著影响去合金化处理后的样品形貌，随着电解液浓度的增加，形貌演化过程为：出现絮状或块状氧化物形貌；形成纳米多孔结构；表面出现钝化现象3个阶段。在一定电解质浓度下，通过调节腐蚀时间能够有效调节多孔结构的孔径尺寸，随着腐蚀时间增长，孔径尺寸逐渐增大，时间过长后出现严重粗化现象。原始合金成分能够显著影响去合金化处理后形貌，在一定合金成分范围内能够形成多孔结构，当惰性原子含量较高时不易形成多孔结构，并且通过理想化模型能够预测多孔结构的孔径尺寸。表面活性剂的加入有效减慢了Cu沿系带的扩散速率，从而有效的减小了孔径，阻碍了裂纹的产生，优化了多孔形貌。恒压电化学去合金化处理中，对于样品微观形貌起决定作用的因素为合金两端所负载的电压，对于Mn55Cu45合金，当选择0.075M HCl作为电解质时，在-0.2V电压下去合金化处理得到了孔径约为5nm的多孔结构，在0.2V电压下去合金化处理得到了孔径约为500nm的多孔结构500nm孔径的纳米多孔铜作为集流体化学镀10min制备的三维电极用于安装的模拟电池显示了较好的充放电性能和循环性能。首次放电容量为790 mAh g-1，循环10圈后容量保持率为45%，这预示了纳米多孔铜在锂离子电池中广阔的应用前景。
发表于 2023-9-28 22:05:23
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