DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157002
通过静电纺丝法和煅烧工艺有效制备了镧基LaMO3(M=Fe,Co,Ni)钙钛矿纳米纤维。详细研究了LaMO3钙钛矿的结晶度、微观结构、形态、元素组成和化学键合状态。探究了LaMO3钙钛矿纳米纤维作为超级电容器电极和锂离子电池负极的电化学性能。在1 A g-1的电流密度下,LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3纳米纤维的比电容分别为183.6、95.8和116.3 F g-1。LaMO3 NFs的超电容特性源自M3+/M2+的氧化还原反应。作为锂离子电池负极,LaMO3(M=Fe,Co,Ni)纳米纤维在200个循环后分别显示出331、646和92 mAh g-1的比放电容量。这项研究为超级电容器电极和锂离子电池负极提供了潜在的钙钛矿型镧基纳米纤维候选材料。
图1.(a)LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs的XRD图谱和(b)紫外可见漫反射光谱。
图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图。
图3.(a)和(b)LaFeO3 NFs的TEM图像,(c)HAADF-STEM图像,(d-f)La、Fe和O的对应元素映射。
图4.(a)和(b)LaCoO3 NFs的TEM图像,(c)HAADF-STEM图像,(d-f)La、Co和O的对应元素映射。
图5.(a)和(b)LaNiO3 NFs的TEM图像,(c)HAADF-STEM图像,(d-f)La、Ni和O的对应元素映射。
图6.(a)LaFeO3 NFs的La 3d,(b)Fe 2p,(c)O 1s XPS光谱,(d)LaCoO3 NFs的La 3d,(e)Co 2p,(f)O 1s XPS光谱和(g)LaNiO3 NFs的La 3d,(h)Ni 2p,(i)O 1s XPS光谱。
图7.(a)LaFeO3NFs,(b)LaCoO3NFs和(c)LaNiO3NFs电极在不同扫描速率下的CV曲线。
图8.(a)LaFeO3 NFs,(b)LaCoO3 NFs和(c)LaNiO3 NFs电极在不同电流密度下的GCD曲线。
图9.LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs的电化学阻抗谱,插图显示了等效电路。
图10.(a)LaFeO3,(b)LaCoO3和(c)LaNiO3 NFs在5 A g-1电流密度下的比电容和效率与循环次数的关系。
图11.(a)LaFeO3 NFs,(b)LaCoO3 NFs和(c)LaNiO3 NFs在0.01-3.0V电压下的充电放电曲线。(d)LaFeO3 NFs,(e)LaCoO3 NFs,(f)LaNiO3 NFs在扫描速率为0.05 mV s-1的第一、第二和第五个循环的CV曲线。
图12.(a)LaFeO3 NFs、LaCoO3 NFs和LaNiO3 NFs在0.01-3.0V电压范围内在200 mA g-1下的循环能力。(b)所制备的LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs的倍率性能。
图13.(a)LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs在开路电压下的阻抗谱。插图:对应于阻抗图的等效电路。(b)LaFeO3、LaCoO3和LaNiO3 NFs的|Z|与ω-1/2的线性拟合。