1、步入21世紀后，能源危機和環(huán)境問題日益突出，例如霧霾，嚴重影響了國家經(jīng)濟發(fā)展和人們的正常生活。清潔能源如風能、太陽能、二次電池等便受到了廣泛的關注。其中，鋰離子電池作為主要的儲能設備，廣泛的應用于生活中，如手機、便攜式電腦等，但是鋰離子電池還遠不能滿足能源主力消費如汽車等的高能量需求。發(fā)展或尋找新型高容量的電極材料成為迫切任務。過渡金屬氧化物作為高容量材料的代表，被認為是潛在的鋰離子電池高能量電極材料，而且過渡金屬氧化物有著復雜的價態(tài)和

2、組成，之間的相互作用可以進一步的促進性能提升。但是，氧化物材料本身的缺點，如導電性差、體積效應等也制約著其實際應用。通過設計和構筑具有微納米結構的過渡金屬氧化物可以在一定程度上改善材料性質，同時，研究過渡金屬氧化物的形成機理也有助于更好的了解和設計具有特殊結構的材料。
　　本論文的研究工作主要是通過水熱法以及水浴等方法對具有微納結構的電極材料實現(xiàn)可控制備，研究其微納結構的形成機理并對其鋰離子電池電化學性能進行了研究。論文的主要內(nèi)容

3、包括:
　　(1)通過水熱法首次成功的在導電基底泡沫鎳上制備了由超薄片組裝的Co(OH)F墻陣列。在實驗中NH4F是墻陣列形成的重要條件。通過檢測不同時間下的產(chǎn)物，提出了墻陣列結構的形成機理-即奧斯瓦爾德熟化逐步結晶自組裝并伴隨形態(tài)轉變的過程。在空氣中，熱解Co(OH)F前驅得到介孔的Co3O4,進一步的，在C2H2存在條件下，Co3O4墻陣列通過化學氣相沉積(CVD)的方法轉變?yōu)樘及驳腃oO墻陣列（即CoO@C）。重要的是，在

4、CVD過程中，接近泡沫鎳基底的地方形成了類似洋蔥結構的石墨化的碳，可以加強材料的導電性。分別對Co3O4和CoO@C墻陣列結構進行了電化學測試，在500 mA g-1的電流密度下，經(jīng)過60圈循環(huán)，CoO@C和Co3O4的放電容量為804和697 mAhg-1,分別是第二圈放電容量的84％和63％。由超薄片組裝的CoO@C墻陣列具有快速的電子傳輸和優(yōu)秀的結構穩(wěn)定性。正是因為墻陣列結構擁有這些優(yōu)勢，CoO@C墻陣列展現(xiàn)出了好的倍率性能和循環(huán)

5、性能。
　　(2)首次報道了用溫和水浴法合成形貌可控的Co2V2O7·nH2O六方片。在反應中，六亞甲基四胺(HMT)的量是六方片形成的關鍵因素。通過對其形成過程研究發(fā)現(xiàn)，六方片的生長是通過HMT存在下膠束輔助奧斯瓦爾德熟化過程實現(xiàn)的。通過調節(jié)反應中HMT的量，可以對樣品尺寸和形貌進行控制。通過在空氣中高溫煅燒Co2V2O7·nH2O前驅體，得到多孔Co2V2O7六方片。當作為鋰電負極時，展現(xiàn)了優(yōu)異的電化學性能（多孔Co2V2O7

6、六方片在500 mA g-1的電流密度下經(jīng)過150圈循環(huán)可以得到高達866 mAh g-1的可逆容量和經(jīng)過倍率測試電流密度恢復至2Ag-1經(jīng)過580圈循環(huán)后可逆容量為520 mAh g-1）。優(yōu)異的電化學性能主要得益于其獨特的結構和不同金屬離子之間的協(xié)同作用。
　　(3)大多數(shù)的空心結構需要借助模板等方法合成，但是，在本工作中，作者證實，在不添加模板或表面活性劑的前提下，在存在一定量NH4+（如NH4Cl、NH4F等）的水溶液中，

7、控制合成了尺寸和形狀可控的一種新相釩酸鈷六方納米鉛筆。通過精確調控溶液中OH-離子的濃度，控制合成了長度從5到20μm的六方納米鉛筆，而且實現(xiàn)了從實心子鉛筆到空心結構的轉變;通過對比實驗，驗證了空心結構的形成是由于NH4+對特定晶面的選擇性吸附而造成，而不是因為OH-的刻蝕。該工作對合成其它新結構具有重要的指導性作用。因其獨特的結構和不同金屬離子間的協(xié)同效應，該結構作為鋰離子電池的負極材料，展現(xiàn)了優(yōu)異的電化學性能（在500 mA g-1