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近年来，人们一直致力于研发新的多功能材料以满足电化学储能的需求。探索制备多元氧化物的高效方法，为电化学和材料研究者进一步改善电化学性能提供了可能。由于多元的（二元和三元）金属氧化物纳米材料具有高的电化学性能及优越的结构，因此其作为电极材料，在锂离子电池（LIBs）和混合超级电容器（HSCs）等电化学储能（EES）系统中受到了广泛的关注。本论文研究了新型的三元钼酸盐氧化物固溶体纳米材料。通过创新和合理设计，将二元体系转变为三元体系以进一步增强电化学性能，进一步提供高性能的EES系统，如LIB和HSC。本论文主要研究内容如下：
1.HSC和LIB的电化学性能在很大程度上取决于活性物质的微纳米结构以及电极结构。由于一维纳米结构可以缓冲电极材料在锂化/去锂化过程中的体积应变，因此引入一维（1D）纳米结构可以有效地提高循环过程中金属氧化物材料的循环性能。我们通过简便的两步法，制备了一种介孔的Ni/Co基钼酸盐氧化物（NCMO）固溶纳米棒（SSNRs），其Ni，Co化学计量摩尔比为0.7∶0.3,0.56∶0.44,0.5∶0.5,0.4∶0.6和0.28∶0.72），并进行了热处理，随后将其用作为HSC和LIB的电极材料。独特的微/纳米结构使得Ni/Co基钼酸盐固溶体样品（0.5∶0.5）在高电流密度下表现出优异的倍率容量。作为LIB的负极材料，循环500次后，具有很好的容量保持能力，并且作为HSC的电极时，具有较高的比电容。
2.我们利用两步水热法制备了一维Ni0.5Co0.5MoO4.xH2O（NCMO）固溶纳米棒（SSNRs）。NCMO-SSNR在HSC和LIB方面展现了高性能，具有优异的电化学性能：用于三系统电极（HSC）的高比电容及作为阳极材料（LIB）出色的倍率性能。此外，所制备的混合NCMO-SSNRs//AC非对称器件在815W kg-1的功率密度下具有45.45Wh kg-1的能量密度，并具有良好的循环性能。在9950次循环后，电容保持率为?93％。NCMO-SSNRs的这些优异性能归因于其结构复杂性，由于镍/钴基钼酸盐的相同晶体空间群引起的Ni和Co交替排列，Ni2+（0.069nm）和Co2+（0.074nm）相近的离子半径和电负性，1.88和1.91，在电化学测试过程中会大大增加离子的扩散。
3.通过静电纺丝技术制备了超细的一维Ni0.5Co0.5MoO4固溶纳米颗粒@超长非晶碳纳米纤维。NCMO-SS NPs均匀地分散在无定形碳纳米纤维（ACNF）内和表面上。其纳米复合结构和物理化学特性将进一步改善电导率，缓冲充放电过程中造成的体积变化。这些分布在ACNF的内部区域的NP平均直径约为8.1nm，而在ACNF的表面或附近的外部NP的平均直径约为19.2nm。此外，这种材料可以有效地缓冲锂离子嵌入/脱出过程中的结构应力，从而在不同电流密度下产生高度可逆的比容量。
4.利用自下而上的自合成技术制备了分级三维（3D）高倍率赝电容Ni0.5Co0.5MoO4固溶纳米片微球（NCMO-SSNMS），并探索了其微结构和电化学性能。该材料由约3.6-4.7nm厚的中孔（?2.6nm）超薄纳米片自组装而成。三维分级纳米结构可极大改善EES系统的电极性能。NCMO-SSNMS可提供快速的电子和离子传输以及大的电化学活性表面。此外，我们的NCMO-SSNMS样品具有良好的循环稳定性，可以作为优异的长循环寿命混合超级电容器的电极。
简而言之，本研究构建了各种多孔新型三元钼氧化物微/纳米结构固溶体（TerMMOs SS），该材料可作为高性能的HSC电极和LIB阳极。这些不同材料的制备方法和研究揭示了EES性能的显著改善与电极材料的特定形貌、成分和多孔结构直接相关。因此，合理设计具有高导电性和比表面的新颖独特的纳米材料是开发高性能HSCs和LIBs的基础。
1.HSC和LIB的电化学性能在很大程度上取决于活性物质的微纳米结构以及电极结构。由于一维纳米结构可以缓冲电极材料在锂化/去锂化过程中的体积应变，因此引入一维（1D）纳米结构可以有效地提高循环过程中金属氧化物材料的循环性能。我们通过简便的两步法，制备了一种介孔的Ni/Co基钼酸盐氧化物（NCMO）固溶纳米棒（SSNRs），其Ni，Co化学计量摩尔比为0.7∶0.3,0.56∶0.44,0.5∶0.5,0.4∶0.6和0.28∶0.72），并进行了热处理，随后将其用作为HSC和LIB的电极材料。独特的微/纳米结构使得Ni/Co基钼酸盐固溶体样品（0.5∶0.5）在高电流密度下表现出优异的倍率容量。作为LIB的负极材料，循环500次后，具有很好的容量保持能力，并且作为HSC的电极时，具有较高的比电容。
2.我们利用两步水热法制备了一维Ni0.5Co0.5MoO4.xH2O（NCMO）固溶纳米棒（SSNRs）。NCMO-SSNR在HSC和LIB方面展现了高性能，具有优异的电化学性能：用于三系统电极（HSC）的高比电容及作为阳极材料（LIB）出色的倍率性能。此外，所制备的混合NCMO-SSNRs//AC非对称器件在815W kg-1的功率密度下具有45.45Wh kg-1的能量密度，并具有良好的循环性能。在9950次循环后，电容保持率为?93％。NCMO-SSNRs的这些优异性能归因于其结构复杂性，由于镍/钴基钼酸盐的相同晶体空间群引起的Ni和Co交替排列，Ni2+（0.069nm）和Co2+（0.074nm）相近的离子半径和电负性，1.88和1.91，在电化学测试过程中会大大增加离子的扩散。
3.通过静电纺丝技术制备了超细的一维Ni0.5Co0.5MoO4固溶纳米颗粒@超长非晶碳纳米纤维。NCMO-SS NPs均匀地分散在无定形碳纳米纤维（ACNF）内和表面上。其纳米复合结构和物理化学特性将进一步改善电导率，缓冲充放电过程中造成的体积变化。这些分布在ACNF的内部区域的NP平均直径约为8.1nm，而在ACNF的表面或附近的外部NP的平均直径约为19.2nm。此外，这种材料可以有效地缓冲锂离子嵌入/脱出过程中的结构应力，从而在不同电流密度下产生高度可逆的比容量。
4.利用自下而上的自合成技术制备了分级三维（3D）高倍率赝电容Ni0.5Co0.5MoO4固溶纳米片微球（NCMO-SSNMS），并探索了其微结构和电化学性能。该材料由约3.6-4.7nm厚的中孔（?2.6nm）超薄纳米片自组装而成。三维分级纳米结构可极大改善EES系统的电极性能。NCMO-SSNMS可提供快速的电子和离子传输以及大的电化学活性表面。此外，我们的NCMO-SSNMS样品具有良好的循环稳定性，可以作为优异的长循环寿命混合超级电容器的电极。
简而言之，本研究构建了各种多孔新型三元钼氧化物微/纳米结构固溶体（TerMMOs SS），该材料可作为高性能的HSC电极和LIB阳极。这些不同材料的制备方法和研究揭示了EES性能的显著改善与电极材料的特定形貌、成分和多孔结构直接相关。因此，合理设计具有高导电性和比表面的新颖独特的纳米材料是开发高性能HSCs和LIBs的基础。