疏水性有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修飾層協(xié)同保護(hù)鋅金屬負(fù)極研究

摘要：

隨著鋅在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，對(duì)鋅金屬負(fù)極的保護(hù)和提升其電化學(xué)性能的需求也越來(lái)越迫切。本研究以提高鋅金屬負(fù)極的穩(wěn)定性和抗腐蝕性為目標(biāo)，采用疏水性有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修飾層，對(duì)鋅金屬表面進(jìn)行改性處理。通過(guò)SEM、EDS、XRD等表征技術(shù)，對(duì)修飾層的形貌、成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析；利用電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)修飾后的鋅金屬進(jìn)行性能評(píng)估。研究結(jié)果表明，疏水性有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修飾層能夠有效保護(hù)鋅金屬負(fù)極，延緩其電化學(xué)反應(yīng)，提高其循環(huán)穩(wěn)定性和抗腐蝕性能。

1.引言

鋅金屬作為一種重要的負(fù)極材料，由于其具有高電位和較高的理論比容量，被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)儲(chǔ)能器件，如鋅空氣電池、鋅離子電池等。然而，鋅金屬負(fù)極在電化學(xué)過(guò)程中容易發(fā)生自腐蝕和溶解現(xiàn)象，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)不完全和負(fù)極容量損失。因此，提高鋅金屬負(fù)極的穩(wěn)定性和抗腐蝕性是解決鋅金屬儲(chǔ)能器件長(zhǎng)周期循環(huán)性能和循環(huán)壽命問(wèn)題的關(guān)鍵。

2.修飾層的制備和表征

本研究采用疏水性有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修飾層對(duì)鋅金屬負(fù)極進(jìn)行改性處理。修飾層的制備在鋅金屬負(fù)極表面形成一層有機(jī)物/無(wú)機(jī)化合物復(fù)合層，以提高鋅金屬的穩(wěn)定性和抗腐蝕性。疏水性有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修飾層的制備方法包括兩步法：第一步，利用堿性溶液對(duì)鋅金屬進(jìn)行預(yù)處理，以減少金屬表面的缺陷；第二步，通過(guò)浸漬法將有機(jī)物和無(wú)機(jī)化合物混合物溶液涂覆在鋅金屬表面形成修飾層。

通過(guò)SEM觀察修飾后的鋅金屬表面形貌，發(fā)現(xiàn)修飾層覆蓋了整個(gè)金屬表面，并呈現(xiàn)出緊密的結(jié)構(gòu)。EDS分析結(jié)果顯示，修飾層中包含有機(jī)物和無(wú)機(jī)化合物，并且兩者均勻分布。XRD分析表明修飾層主要由鋅納米顆粒和ZnO等成分組成。

3.修飾層對(duì)鋅金屬性能的影響

為了評(píng)估修飾層對(duì)鋅金屬性能的影響，采用循環(huán)伏安法和恒流充放電測(cè)試對(duì)修飾后的鋅金屬進(jìn)行性能評(píng)估。循環(huán)伏安曲線(xiàn)顯示，修飾層能夠減緩鋅金屬負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)速率，延緩鋅的自腐蝕過(guò)程，并提高鋅的循環(huán)穩(wěn)定性。恒流充放電測(cè)試結(jié)果顯示，修飾層后的鋅金屬具有更高的比容量和較低的容量損失，表明修飾層能夠改善鋅金屬負(fù)極的電化學(xué)性能。

4.結(jié)論與展望

本研究通過(guò)疏水性有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修飾層對(duì)鋅金屬負(fù)極進(jìn)行改性處理，成功提高了鋅的循環(huán)穩(wěn)定性和抗腐蝕性能。修飾層能夠減緩鋅金屬負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)速率，延緩鋅的自腐蝕過(guò)程，并提高鋅的循環(huán)穩(wěn)定性和抗腐蝕性能。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步優(yōu)化修飾層的結(jié)構(gòu)和成分，同時(shí)探索其他方法改善鋅金屬負(fù)極的性能，以進(jìn)一步提高鋅金屬負(fù)極在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值本研究通過(guò)疏水性有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修飾層對(duì)鋅金屬負(fù)極進(jìn)行改性處理，成功提高了鋅的循環(huán)穩(wěn)定性和抗腐蝕性能。修飾層覆蓋了整個(gè)金屬表面并呈現(xiàn)出緊密的結(jié)構(gòu)，其中包含有機(jī)物和無(wú)機(jī)化合物且兩者均勻分布。XRD分析結(jié)果顯示修飾層主要由鋅納米顆粒和ZnO等成分組成。循環(huán)伏安曲線(xiàn)和恒流充放電測(cè)試結(jié)果表明，修飾層能夠減緩鋅金屬負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)速率，延緩鋅的自腐蝕過(guò)程，并提高鋅的循環(huán)穩(wěn)定性和抗腐蝕性能