高活性Fe2O3@Ni复合电极制备及电化学性能研究

以六水三氯化铁为铁源，采用水热法合成了高活性Fe2O3@Ni复合电极材料。运用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜对产物的物相及微观形貌进行了表征。结果表明在泡沫镍表面原位合成的氧化铁是由直径约为5~20 nm的纳米丝交织而成的，从而构成有序三维网状结构，分布均匀紧密。采用循环伏安测试、恒电流充放电测试研究了Fe2O3@Ni复合电极材料的电化学性能，Fe2O3@Ni复合电极呈现赝电容的特性，在电流密度为1 A/g时，Fe2O3@Ni复合电极材料比电容可达532 F/g。     

纳米多孔Fe_2O_3–Fe_3O_4/Ni复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能

通过在NH4F+H2O的乙二醇溶液中阳极氧化铁箔,制备了纳米多孔结构的铁氧化物(Fe2O3–Fe3O4),然后在纳米多孔中电沉积镍,再经过400°C退火0.5 h,获得了镍与纳米多孔氧化铁的复合材料(Fe2O3–Fe3O4/Ni)。考察了电流密度和时间对镍沉积的影响。用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪表征了复合材料的表面形貌、元素组成和物相,测试了其电化学性能并与未经电沉积镍的纳米多孔氧化铁(Fe2O3–Fe3O4)比较。结果表明,氧化铁由Fe2O3和Fe3O4组成。镀镍的最佳电流密度为2.0 m A/dm2,时间30 s。该纳米多孔Fe2O3–Fe3O4/Ni复合材料作为锂离子电池负极材料表现出更好的电化学性能──经过50次充放电循环后的放电比容量仍有438.3 m A·h/g,而Fe2O3–Fe3O4电极的放电比容量仅为110.6 m A·h/g。Fe2O3–Fe3O4/Ni电极的循环稳定性和倍率性能优异。     

聚苯胺/涤纶织物化学镀镍-铁合金及其电磁屏蔽性能

以聚苯胺/涤纶为柔性基材,通过化学镀Ni–Fe合金制备了对电磁波具有高吸收低反射的Ni–Fe/PANI/PET复合织物。研究了预镀镍时间、化学镀Ni–Fe合金时间及其镀液中Ni²⁺与Fe²⁺的质量浓度比对Ni–Fe/PANI/PET复合织物电导率、电磁屏蔽性能和微观结构的影响。结果表明：先预镀镍40 min,再在Ni²⁺与Fe²⁺的质量浓度比为4∶1、总质量浓度为10 g/L的条件下化学镀Ni–Fe合金40 min,所得复合织物的电导率最高为103 S/cm,力学性能良好。此外,Ni–Fe/PANI/PET复合织物在0.03～3 000 MHz波段表现出高吸收低反射的电磁屏蔽性能。     

聚吡咯/碳纳米管复合阴极材料的制备及电容性脱盐研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为掺杂剂,采用化学氧化法制备了聚吡咯/碳纳米管(DBS-PPy/CNTs)复合阴极材料。针对不同浓度的SDBS,考察了材料的表面形貌、电化学性能及以DBS-PPy/CNTs电极为阴极、CNTs电极为阳极构成的电容法脱盐单元的吸附性能。结果表明,在SDBS浓度为1.0 mmol/L时,所制备的DBS-PPy/CNTs复合纳米材料综合性能最佳,电极的比电容为97.85 F/g,约为CNTs电极的4.3倍;组成电容法脱盐单元(CDI)时,电极对Na+的比吸附量为21.55 mg/g,是CNTs为阴极时的3倍。在吡咯聚合过程中引入掺杂离子是实现该类材料导电性和离子吸附选择性的重要技术手段。     

微撞击流反应器制备镍钴复合氢氧化物超级电容器材料及其性能研究

镍基复合超级电容器电极材料如镍钴复合氢氧化物,由于其比电容大、循环性能好等优点受到了电化学界的广泛关注。相比于纯Ni(OH)₂,镍钴复合氢氧化物材料由于过渡金属元素之间的协同作用,其电化学性能一般会更佳。但是镍钴复合氢氧化物材料的性能与其颗粒内部的组分分布均匀性有很大关联,而组分分布又依赖于沉淀反应时反应器内的微观混合均匀程度。将微观混合性能优良的微撞击流反应器（MISR）应用于镍钴复合氢氧化物材料的共沉淀制备,结果表明MISR能够显著改善镍钴复合氢氧化物材料的颗粒粒径、尺寸分布、团聚程度以及电化学性能：三电极体系测试下,所制备材料的初始比电容为1548.0 F/g,1000圈充放电循环后电容保持率为106.0%;二电极体系测试下,器件的初始比电容为30.6 F/g,1000圈循环后电容保持率为75.6%。     

微撞击流反应器制备镍钴复合氢氧化物超级电容器材料及其性能研究

镍基复合超级电容器电极材料如镍钴复合氢氧化物,由于其比电容大、循环性能好等优点受到了电化学界的广泛关注。相比于纯Ni(OH)₂,镍钴复合氢氧化物材料由于过渡金属元素之间的协同作用,其电化学性能一般会更佳。但是镍钴复合氢氧化物材料的性能与其颗粒内部的组分分布均匀性有很大关联,而组分分布又依赖于沉淀反应时反应器内的微观混合均匀程度。将微观混合性能优良的微撞击流反应器（MISR）应用于镍钴复合氢氧化物材料的共沉淀制备,结果表明MISR能够显著改善镍钴复合氢氧化物材料的颗粒粒径、尺寸分布、团聚程度以及电化学性能：三电极体系测试下,所制备材料的初始比电容为1548.0 F/g,1000圈充放电循环后电容保持率为106.0%;二电极体系测试下,器件的初始比电容为30.6 F/g,1000圈循环后电容保持率为75.6%。     

纳米片层状氢氧化钴/泡沫镍复合材料的超级电容性能研究

本文在2.3 V电压、30 mA电流、120 s沉积时间条件下,采用控电位电沉积方法在泡沫镍基体上沉积Co(OH)_2制备了复合电极材料并研究了其超电容性能。结果表明:所获得的复合电极材料表面为纳米片层状Co(OH)_2,且保留了泡沫镍的三维网状结构。这一结构促进了电极活性物质与电解液之间的充分接触以及离子在电极体相中的吸附与脱附,使复合材料具有优异的超电容特性,比电容值高达975.8 F/g(50 mV/s),内阻仅为0.74Ω。     

RuO_2五组元氧化物涂层的制备及电容性能表征

鉴于多元氧化物之间的协同效应有助于增强RuO_2的电荷储存能力,采用热分解法制备了(Ru-Mn-Co-Sn-Ti) O_x五组元复合氧化物涂层电极材料。XRD和SEM测试结果表明涂层氧化物为非晶态结构,有泥裂状表观形貌。以1 mA/cm~2的电流密度充放电,复合氧化物的比电容高达536.4 F/g,若单独以RuO_2的质量计算,则比电容达到1 519.8 F/g。将充放电电流密度提高到15 mA/cm~2,复合氧化物的比电容仍然高达473.8 F/g(或1 342.4 F/g RuO_2)。相比低电流密度(1 mA/cm~2),电荷储存量仅下降11.67%。电极在1.16 k W/kg功率密度放电,比能量达到64.66 Wh/kg,当放电功率密度提高到35.67 kW/kg,其比能量仍高达49.54 Wh/kg。结果表明多元氧化物材料同时拥有很高的比电容和大功率放电性能,因此其在动力汽车等需要高倍率放电的领域有良好的应用前景。     

镍含量对NiCoPrLa类水滑石及衍生复合氧化物的催化性能影响

用共沉淀法制备了镍含量不同的NiCoPrLa类水滑石,用FT-IR、SEM、TPD等对NiCoPrLa类水滑石及衍生复合氧化物的结构、表面形貌和催化性能进行表征。结果表明,随着Ni2+含量增大,3-6Ni/NCL-HT样品显示了较好的乙醇解离吸附性能。在Co3+含量不变的条件下,Ni2+含量增大,NiCoPrLa类水滑石衍生复合氧化物抗积碳能力逐渐下降。     

Ni(OH)_2/石墨烯/Co(OH)_2电极材料制备及其电容性能研究

将具有法拉第赝电容但导电性较差的材料与具有良好导电性的石墨烯结合是提高超级电容器电极材料电容性能的合理策略。以水热法制备的Ni(OH)_2/石墨烯复合材料与生长有Co(OH)_2的泡沫镍制得修饰电极。用循环伏安法(CV)、恒电流充放电(CP)和电化学阻抗(EIS)测试了其在6 mol/L KOH溶液中的电容行为。实验表明,片状六边形Ni(OH)_2插入薄膜状石墨烯片层间,Ni(OH)_2/石墨烯/Co(OH)_2电极材料有良好的电容性能,在电流密度为1 A/g时比电容量达到了294 F/g,能量密度为36.75 Wh/kg。充放电循环1 000圈后比电容值仍是初始电容的92.7%。     

基于GO模板法制备金属氧化物超薄纳米片及其超电容性能的研究

采用GO模板法制备ZnO、NiO、Co_3O_4超薄纳米片,选用三维多孔泡沫镍作(NF)为导电基材,并通过一步水热法制备出ZnO/NF、NiO/NF、Co_3O_4/NF复合电极材料,探究三种纳米片材料对复合材料的结构和电化学性能的影响,Co_3O_4/NF复合电极材料,因其具备高度开放的多孔结构,增加了与电解液的接触面积,为氧化还原反应提供了有利的条件,在电流密度为3 A·g~(-1)时,质量比电容高达2633 F·g~(-1),因此,Co_3O_4/NF复合电极材料的电容性能最好。     

超细YMnO_3的硬脂酸溶胶-凝胶法合成及充放电性能

以硬脂酸、Y2O3及Mn（NO3）2为原料,采用硬脂酸溶胶-凝胶法,在700℃保温8h制备钙钛矿型复合氧化物YMnO3纳米颗粒;并以YMnO3作为超级电容器电极材料,采用恒电流充放电测试方法研究YMnO3的性能。结果表明：YMnO3表现出优良的电化学性能,在6mol/L的KOH电解液中,单电极比电容可达164.19F/...     

稀土Nd~(3+)与Cu~(2+)掺杂非晶态纳米Ni(OH)_2材料的电化学性能

晶态氢氧化镍[Ni(OH)2]在碱性电解液中易发生相变,影响其电化学性能。文中采用微乳液快速冷冻共沉淀法制备Nd3+和Cu2+复合掺杂非晶态纳米Ni(OH)2粉体材料,并对其结构形貌及物理特性进行表征分析。结果表明,制备出的非晶态Ni(OH)2样品材料,微结构含有较多结晶水,物相近似球形,粒径大小在20—30nm。对样品电极材料的电化学性能测试发现,掺杂Nd3+和Cu2+的摩尔比为2∶1时,所制备的样品材料合成镍电极,并组装成MH-Ni模拟电池,在恒电流80mA/g下充电6h,40mA/g放电,终止电压为1.0V的充放电条件下,放电比容量高达348.0mA.h/g,放电中值电压为1.2723V,同时样品电极材料的氧化还原可逆性较好,电极过程的电化学阻抗较小。电化学性能优于目前MH-Ni生产应用的晶态β-Ni(OH)2电极材料。     

基于聚苯胺改性构建三维MXene复合材料及其电容性能

通过直接电化学法,本文利用MXene表面官能团的诱导能力,在外加电场的作用下,将苯胺单体与MXene共同修饰在不锈钢电极表面,成功制得具有三维结构的MXene/聚苯胺复合电极材料。采用SEM、XRD、XPS、FTIR和Raman光谱对复合电极材料的表面形貌、物相结构和组成进行了表征,并在1mol/L H₂SO₄中详细研究了该电极材料的电容性能。结果表明,得益于MXene的掺杂,MXene/聚苯胺复合电极表现出较好的电子传导能力和优异的电容性能,在10mV/s的扫描速率下电容可达417F/g,当扫描速率增至200mV/s时,其电容保持率为52%,比纯PANI电极高31%。该复合电极材料具有良好的循环稳定性,在1.0A/g的电流密度下循环2000次后电容保持率可维持在83.4%。此项研究工作可为三维MXene复合材料的构建提供设计思路。     

铌锰复合电极材料的制备及其特性

以泡沫镍为基体,先采用水热法制得铌电极,再电沉积锰,制得铌锰复合电极。通过红外光谱、扫描电镜和能谱分析表征了电极表面产物的结构、形貌和成分。通过循环伏安、电化学阻抗谱、恒流充放电、循环充放电等方法对比研究了镍电极和铌锰复合电极在3 mol/L KOH溶液中的电化学性能。结果表明,采用水热一电沉积法可成功制得充放电性能和循环稳定性良好的铌锰复合电极。在0.5 A/g的电流密度下,铌锰复合电极在3 mol/L KOH溶液中的最高比电容为330.64 F/g,循环1000圈后其比电容为原比电容的93%以上。铌锰复合电极比铌电极更适合用作超级电容器的电极材料。     

谷胱甘肽辅助水热合成NiCo2S4电极材料及其电化学性能

超级电容器作为一种新型储能器件，凭借其高功率密度和超长的使用寿命等优点，已被实际应用于多个领域。在超级电容器组成部件中，电极材料对器件性能优劣起着关键作用，因此制备电化学性能优异的电极材料具有重要意义。采用乙酸镍、乙酸钴为原料，还原型谷胱甘肽(GSH)为形貌控制剂和硫源，通过水热法制备Ni Co₂S₄电极材料，并研究了水热反应时间对Ni Co₂S₄微观结构、形貌、电化学性能的影响。结果表明：在GSH作用下制备的Ni Co₂S₄材料呈现“蛋黄–蛋壳”结构；当电流密度为0.5 A/g时，比电容为1 552.7 F/g；在电流密度为10 A/g条件下可以保持61.3%的比电容；经过2 000次循环后，Ni Co₂S₄电极材料的比电容保持率可以维持在79.3%。分别以Ni Co₂S₄与活性炭为正负极组装一个混合型超级电容器，在功率密度为800 W/kg时可以提供33.9 W·h...     

Ni2+掺杂Fe2O3的制备及其在超级电容器中的应用

氧化铁成本低,自然界含量丰富,是一种有潜力的超级电容器材料。因其导电性差,本文以金属有机框架(MOF)为前驱体制备了Ni2+掺杂Fe2O3,以改善其电化学性能。结果表明,在反应时间为8 h,Fe Ni比例为9∶1,电流密度为2 A·g-1时,其比电容为759.2 F·g-1,在10 A·g-1电流密度下,电容保持率为51.4%。     

SnO2/Fe2O3复合电极材料的制备及电化学性质研究

以无水四氯化锡和九水合硝酸铁为原料,采用一步水热法添加2 mL硝酸成功合成了SnO2/Fe2O3复合电极材料.通过XRD、XPS和EDX分析表明,SnO2/Fe2O3复合电极材料的主晶格为SnO2和Fe2O3的混合相,除包含Sn、Fe和O元素以外,不含其他杂质元素.SnO2/Fe2O3复合电极材料的颗粒近似呈球形,颗粒间出现少量团聚现象.电化学性质分析表明,SnO2/Fe2O3复合电极材料具有低的电荷转移阻抗、高的电荷载流子迁移和分离效率,是一种潜在的电池用电极材料.     

木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料的制备及其电化学性能

以木质素纳米颗粒（LNPs）负载的天然纤维复合材料为研究对象,利用KOH活化的方法对其进行处理制备生物质基复合多孔活性碳纤维电极材料。随后在三电极体系中对合成的复合多孔活性碳纤维电极材料进行了电化学性能测试。研究表明,在0.5A/g的电流密度下,KOH活化的复合碳纤维电极材料的比电容为351.13F/g,远高于相同条件下未活化的复合碳纤维电极材料的比电容（7.88F/g）和未负载LNPs的天然纤维基活性碳纤维材料（306.50F/g）。而且在活化过程中,负载在纤维表面的LNPs会形成多孔的活性碳层结构,这会进一步提高复合活性碳纤维材料的循环稳定性,同时LNPs中丰富的羟基赋予复合材料额外的赝电容。在10A/g的电流密度下经过10000次循环后,复合活性碳纤维电极材料的电容保持率仍然为95%,高于未负载LNPs的活性碳纤维电极材料的电容保持率87%。结果表明,木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料是一种理想的电极材料,本研究也为LNPs在生物质碳纤维作为储能电极材料的高值化应用提供了一条新途径。     

Nd-Ni-Fe-SiC复合电沉积工艺的研究

运用电沉积法制备含稀土Nd的Ni-Fe-SiC复合镀层,研究了Fe2+/Ni2+的摩尔比、Nd(NO3)3的质量浓度、镀液中SiC的质量浓度、电流密度、镀液温度等因素对镀层硬度和沉积速率的影响规律,确定了复合电镀的最佳工艺参数为:Fe2+/Ni2+的摩尔比0.10,Nd(NO3)35.5～6.5mg/L,SiC11g/L,3A/dm2,55℃。性能测试表明:该工艺下得到的Nd-Ni-Fe-SiC复合镀层具有良好的综合性能。