水热合成还原氧化石墨烯复合氧化镍超级电容器电极材料（英文）

通过水热条件下合成氧化镍前驱物基础上同步还原氧化石墨烯,随后在空气中退火后制备了氧化镍复合还原氧化石墨烯电极材料。电化学性能测试表明,复合体系中,还原氧化石墨烯为体系中电子传导提供了良好的导电网络,因此,在电流密度0.5A/g下,其比电容值达到了360F/g高于单一氧化镍电极材料的310F/g;同时,在对复合材料的循环寿命特性的测试结果表明,由于还原氧化石墨烯提供了氧化镍电化学过程中所需的体积弛豫空间,复合电极材料的循环寿命也得到了明显的改善。由此可见,通过采用上述简单有效的制备方案可以获得性能更为优异的超级电容器电极材料,为相关电极材料的制备提供了必要的实验基础。     

氮掺杂石墨烯柔性薄膜的制备及其超电容性能

目的改善超级电容器用石墨烯薄膜的超电容性能。方法采用水热和高温热解法制备多孔氮掺杂的石墨烯柔性薄膜,采用SEM形貌、XRD图谱和等温曲线分析其结构,采用三电极体系测试循环伏安曲线和恒流充放电曲线,分析其超电容性能。结果氮掺杂石墨烯柔性薄膜保持了氧化石墨烯的褶皱透明,同时具有网络式的多孔洞结构。氮气吸脱附测试表明,氮掺杂多孔石墨烯的比表面积为280.78m2/g。氮掺杂石墨烯薄膜在1.0 mol/L硫酸钠溶液中,当电流密度为0.1 A/g时,其比容量达到169 F/g。结论氮原子的掺杂以及氮掺杂石墨烯柔性薄膜的多孔结构可以有效提高石墨烯材料的超电容性能。     

富氧多孔石墨烯薄膜制备及其超级电容器性能

目的 改善传统的激光诱导石墨烯薄膜电极本身储电能力差、应用范围有限的问题。方法 利用CO2激光扫描自制的高含氧酚醛树脂薄膜制备了一种富氧的多孔石墨烯薄膜电极,并对其进行电化学活化处理,用以增强内部含氧基团的活性和含量,对石墨烯薄膜的形貌、组成以及电化学性能进行了表征。结果 在激光的高温高压下,酚醛树脂分解释放的大量气体会使石墨烯薄膜内部形成丰富的纳米孔隙结构,氮气吸附解吸曲线的结果显示其比表面积达到了324 m²/g。此外,在酸性电解质下采用电化学激活的方式,能够使石墨烯薄膜内部碳原子上的含氧基团发生转化反应,并且它们与碳原子的键合也为电极提供了更稳定的结构。在电化学性能测试中,石墨烯薄膜上的氧官能团发生高效的可逆氧化还原反应,在0.5 mA/cm²的电流密度下具有高达342.8 mF/cm²的面积比容量,组装成超级电容器后也保持了优异的储能特性和循环稳定性,在0.058 9 mW/cm²的功率密度下具有5.93 μWh/cm²的能量密度。结论 利用该方法制备的富氧多孔石墨烯电极材料兼具高稳定性和高比电容的优势,有望在实际应用中为后续赝电容材料的可靠负载和异原子的高含量稳定掺杂提供一种更可靠的石墨烯骨架,为构筑新型高性能储能器件提供了设计思路。     

水热电沉积法生长Co9S8薄膜电极

采用水热电沉积法在泡沫镍基体上原位沉积Co_9S_8薄膜,并对其形貌、组成、结构和电化学性能进行表征和测试。结果表明,镍基Co_9S_8薄膜呈花瓣片状,并具有优异的电化学性能,其在电流密度为10mA/cm~2时,比电容可高达2538.7 F/g。即使电流密度扩大至50 mA/cm~2时,比电容依然可达1930.7 F/g。经过1000次循环(电流密度为20 mA/cm2),比电容仍可达为1825.2 F/g,电容保有率72.8%,经过1500次循环后,电容保有率61.4%。     

掺Cr改性MnO2的制备及其电化学性能

采用低温固相氧化还原反应法制备出掺Cr的纳米MnO2.通过X射线衍射仪对其结构进行表征,结果表明:所得样品为α-MnO2和γ-MnO2的混合晶相,以纳米MnO2作为超级电容器的电极材料的单电极活性物质测得其比电容为95 F/g,掺入Cr的电极材料其比电容最大可达到163 F/g.循环伏安和恒流充放电测试结果表明,化学掺杂的配比对MnO2电化学性能的影响较大.当Mn与Cr的摩尔比为100:1时,材料具有较好的放电性能,其放电容量可提高70%.表明化学掺杂Cr有利于提高MnO2电极的电化学性能.     

活性碳/氧化钌复合电极材料的制备及性能研究

通过胶体法制备不同含量的活性碳/氧化钌复合电极材料,然后把该材料在240℃热处理,随后对复合物进行热失重分析,利用X射线衍射仪及扫描电镜分别对该电极材料的形貌和结构进行表征;此外,对复合电极材料进行电化学性能测试。结果表明:活性碳与氧化钌复合有利于获得较细的颗粒,但是不影响氧化钌的结构;活性碳/氧化钌复合电极中碳的质量分数从13.6%增加到36.18%时,其比电容由664F/g减小为526F/g,能量密度从103.27Wh/kg降为75.18Wh/kg,功率密度从0.48kW/kg增加为0.64kW/kg,阻抗也随之降低;此外,采用该工艺制备氧化钌复合电极便捷实用。     

石墨烯/纳米金刚石复合电极性能研究

为开发具有高能量密度、高功率密度和长寿命的超级电容器复合电极,将纳米金刚石(nano diamond,ND)经真空热处理获得石墨化纳米金刚石(graphitized nano diamond,GND),再采用超声法将不同质量比的石墨烯与GND制备成复合电极,进行电化学性能测试并分析其结构。电化学性能测试结果表明:质量比为4∶1时制备的石墨烯/GND复合电极具有良好的双层电容特性,其循环伏安曲线近似呈矩形且形状几乎不随扫描速率变化而改变。在扫描速率为2 mV/s,电解液为0.5 mol/L的K₂SO₄溶液的条件下,其比电容高达103.3 F/g;经循环扫描1000圈后,比电容衰减幅度不到0.95%,具有优异的循环稳定性。经透射电镜分析可知:真空高温处理后ND表面形成石墨烯层;受金刚石结构的制约,石墨烯层间距由内向外逐渐增加,提高了复合电极的导电性。由扫描电镜形貌表征可知:GND均匀附着在石墨烯表面,在石墨烯的片层之间形成阻断,防止石墨烯的杂乱堆叠,有利于电解液的扩散,从而使复合材料的比电容增大、电化学性能提高。      

一种同时回收镍和负极石墨制备超级电容器材料的方法

以废旧的锂电池和化学镀镍废液为主要原料,制备了氧化石墨烯/镍铝双羟基复合金属氧化物复合材料。采用X-射线衍射仪、场发射电子显微镜和电化学方法对该复合材料进行了表征。研究表明,该复合材料呈现为网络状的纳米片,其表面具有特殊微孔结构。在1.0A/g电流密度下,复合材料电极的比电容可达1 184.3F/g;经过200次充/放电循环测试后,复合材料的比电容保持率仍可达98.3%,具有良好的充/放电循环稳定性。     

磷酸铁锂正极墨水配制及其电化学性能研究

众所周知,磷酸铁锂（LiFePO4）作为锂离子电池正极材料因其放电容量大、价格低廉和对环境无污染受到广泛关注。本文旨在制备出适用于微电子打印机的性能优良的磷酸铁锂及相应复合材料正极墨水。通过配置不同浓度的磷酸铁锂墨水并制备成电极,研究最优浓度墨水制备成电极的电化学性能。研究表明,电流密度为0.1 C时,打印浓度为10%的磷酸铁锂电极放电比容量高达142 mAhg-1,库伦循环效率达92%;基于磷酸铁锂具有较差的导电性,选择加入少量还原氧化石墨烯提高其导电性。研究结果表明,还原氧化石墨烯质量分数为0.6%时,磷酸铁锂和还原氧化石墨烯复合材料放电比容量达152.1 mAhg-1,库伦循环效率为99.2%,说明引入还原氧化石墨烯有利于提高材料整体性能。     

N掺杂石墨化纳米金刚石超级电容器电极材料性能

为探索制备高能量密度和高循环性能的超级电容器材料,将三聚氰胺与石墨化纳米金刚石(graphitized nano diamond,GND)混合物在N₂气氛中高温处理,制备表面N掺杂吸附的核壳纳米复合粒子(nitrogen doped GND,N-GND)。由拉曼光谱和X射线衍射分析可知:N原子掺入石墨层中,在一定程度上增加其缺陷, 且不改变其晶体结构。由透射电镜分析可知:N掺杂引起GND周围石墨层出现蜷曲形状。对N-GND粉末电极进行电化学性能测试,结果表明:在扫速为5 mV/s时,电极比电容高达206.7 F/g;在对称两电极体系下的恒流充放电测试中,在电流密度为0.4 A/g时,N-GND的比电容达到198.7 F/g;在50 mV/s的扫描速度下,经2 000圈循环伏安测试后,比电容仅衰减4.23%,表现出优异的循环稳定性。以N-GND作为新型超级电容器电极材料,掺杂吸附的石墨壳层赋予其良好的导电性,GND芯部具有高热稳定性及化学稳定性,可避免传统石墨烯叠聚问题并构造可控的介孔通道,同时N掺杂吸附可提高其电容性能。      

IrO_2涂覆载量对IrO_2-CeO_2-G/Ti电极组织结构和电容性能的影响（英文）

采用热分解法制备了新型IrO_2-CeO_2-G/Ti复合电极。采用SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段分别对不同IrO_2含量的电极进行表征。采用循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗谱法对电极的电化学行为进行研究。结果表明,IrO_2涂覆载量为2.5 mg/cm~2的电极具有最大的比电容值459.5 F/g。在5 mA/cm~2电流密度下,经5000次充放电循环后IrO_2涂覆载量为2.5 mg/cm~2电极比电容仍能保持97.8%。该种复合电极材料因其独特的元素组成和良好的赝电容性能,是一种理想的超级电容器电极材料。     

涂覆载量对IrO2-CeO2-G/Ti电极组织结构和电容性能的影响

采用热分解法制备了新型IrO2-CeO2-G/Ti复合电极。采用SEM、TEM、XRD和XPS等测试手段分别对不同IrO2含量的电极进行表征。采用循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗谱法对电极的电化学行为进行研究。结果表明，IrO2涂覆载量为2.5mg/cm2 的电极具有最大的比电容值459.5 F/g。在5mA/cm2电流密度下，经5000次充放电循环后IrO2涂覆载量为2.5mg/cm2电极比电容仍能保持97.8%。该种复合电极材料因其独特的元素组成和良好的赝电容性能，是一种理想的超级电容器电极材料。     

RuO_2·nH_2O薄膜的制备以及物相演变和伏安特性

以RuCl3·3H2O水溶液为电沉积液,采用直流-示差脉冲组合电沉积技术,通过后续热处理工艺制备超级电容器用钽基RuO2·nH2O薄膜电极材料。用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)、差热分析仪(DTA)、扫描电镜(SEM)和电化学分析仪,研究前驱体RuCl3·cH2O转化为RuO2·nH2O的物相演变行为以及微观组织形貌和循环伏安性能。结果表明:随着热处理温度升高,前驱体RuCl3·cH2O通过4步反应转变成RuO2·nH2O薄膜;该薄膜经历从无定形向晶体结构的转变。经300℃热处理的RuO2·nH2O薄膜电极材料的单位面积质量为2.5mg/cm2,比电容达到512F/g;当电压扫描速率从5mV/s增加到250mV/s时,其比电容下降34%。     

氧化钴/镍核壳结构纳米线的合成及其在超级电容器的运用

在本文中,我们通过两步法合成了具有核壳结构的CoO/NiO纳米线。透射电子显微镜的结果显示,CoO纳米线被NiO的纳米片层结构紧密包覆,同时该样品具有独特的多孔结构。由于其特殊结构,该样品用于超级电容器电极材料显示了优异的电容性能（当电流密度为1 A g-1时,其比电容能够达到708 F g-1）,同时该样品显示了良好的倍率特性以及循环稳定性（当循环1000个周期后,其电容保持力为80 %）,其电容性能明显优于单组份样品。这主要是由于CoO纳米线和NiO纳米片相比于单一组分能够为氧化还原反应提供更多的活性位点,这种协同作用有助于提高材料整体的比电容以及电化学稳定性。     

B掺杂对NiO/Ni(OH)_2电极材料电容性能的影响

通过化学镀再电化学氧化的方法在铜片表面制备出带有微米微坑和微米微球的均一NiO/Ni(OH)_2和B掺杂的NiO/Ni(OH)_2(B)2种电极材料,采用扫描电镜/能谱(SEM/EDS)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对所制备的2种电极材料进行表征和电化学性能测试。SEM、XRD和XPS的测试结果表明,所制备的2种电极材料由Ni、NiO和Ni(OH)_2组成,并且NiO/Ni(OH)_2(B)中B的掺杂量可达14.6%(质量分数)。循环伏安测量和恒电流充放电试验表明,2种电极材料均具有较高的电化学活性和可逆性;在1A/g的充放电电流密度下,NiO/Ni(OH)_2和NiO/Ni(OH)_2(B)电极材料经历10 000次充放电循环后分别给出了1380和1930 F/g的比电容,显示出较高的比电容特性和良好的电化学稳定性;电化学阻抗谱表明,NiO/Ni(OH)_2(B)电极材料较NiO/Ni(OH)_2电化学反应电阻降低了约2个数量级;Ragone曲线揭示了所制备的2种电极材料具有较高的功率密度和较低的能量密度。B的掺杂使得NiO/Ni(OH)_2(B)电极材料表面氧化物含量增大并且形成微米微球形貌,增大了电极表面积以及与电解液的接触和润湿作用,降低了电极材料表面能带带隙能,从而导致电化学反应电阻较小和电导率提高,这是其显示优异赝电容性能的主要原因。     

用于超级电容器电极材料的MoS2/CoS2二元复合材料

采用"一步水热法"合成了不同原料配比的MoS2/CoS2二元复合材料,并研究了其用作超级电容器电极材料的电化学性能。研究结果显示,当原料中Mo:Co (摩尔比)=2:1时,该复合材料具有最优的循环稳定性能和最高的比电容,在2 mV/s扫描速度下,比电容为549 F/g;或1A/g电流密度下,比电容为434 F/g。微观结构分析表明,该复合材料主要由八面体形状的CoS2和花状的MoS2组成。综合分析可知,优异的电化学性能主要归因于2种组元材料的协同效应、大的比表面积以及可调控的组分含量等因素。     

静电纺丝法制备NiO-ZnO纳米纤维及其电化学性能研究

通过静电纺丝法制备NiO-ZnO复合氧化物纳米纤维,利用XRD、XPS、BET、SEM、TEM和电化学工作站等对材料的结构、成分、形貌和电化学性能进行表征。结果发现当镍与锌质量比为10:1时,NiO-ZnO复合氧化物纳米纤维具有大比表面积71.425 m~2/g,表面占主导地位的介孔直径约为13.37 nm。在电化学测试中,该样品呈现出清晰的氧化还原峰,在1 A/g的电流密度下,放电比电容量为441 F/g,这远高于纯Ni O纤维的331 F/g,循环1000次电容保持率达到81.2%,也远大于纯NiO纤维的70.4%。当电流密度为0.5 A/g时,比电容量最大可达到461 F/g,表现出优良的充放电性能。     

氧化钴/镍核壳结构纳米线的合成及其在超级电容器的应用（英文）

通过两步法合成了具有核壳结构的CoO/NiO纳米线。TEM结果显示,CoO纳米线被NiO纳米片层结构紧密包覆,同时该样品具有独特的多孔结构。由于其特殊结构,该样品用于超级电容器电极材料显示了优异的电容性能(当电流密度为1 A·g~(-1)时,其比容量能够达到708 F·g~(-1)),同时该样品显示了良好的倍率特性以及循环稳定性(当循环1000个周期后,其电容保持率为80%),其电容性能明显优于单组分样品。这主要是由于CoO纳米线和NiO纳米片相比于单一组份能够为氧化还原反应提供更多的活性位点,这种协同作用有助于提高材料整体的比容量以及电化学稳定性。     

α-MoO3/CRF复合电极的制备及其在超级电容器中的应用

以(NH4)6Mo7O24·4H2O和HAc为原料, 制备了超级电容器电极活性材料α-MoO3粉末, 并以间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料, 碳酸钠(C)为催化剂, 制备了炭气凝胶(CRF). 用X射线衍射仪和扫描电镜对α-MoO3和CRF进行了表征. 研究了不同配比的α-MoO3和炭气凝胶组成的α-MoO3/CRF复合电极的电化学性能. 循环伏安、恒流充放电实验显示了所制备的炭气凝胶以及α-MoO3/CRF复合电极材料具有良好的电化学性能. 炭气凝胶电极的比容量为110.8 F/g, 而当α-MoO3含量在10%时, α-MoO3与炭气凝胶复合制成的新型电极材料的比容量为279.8 F/g, 且所制备成的电容器的比电容可达47.6 F/g.     

静电纺丝结合还原氮化法制备多孔TiN纤维及电化学研究

采用静电纺丝结合还原氮化法制备多孔TiN纤维,利用XRD、SEM、TEM和N₂吸脱附等分析其结构,采用循环伏安和充放电测试其电化学性能。结果表明,纤维为立方TiN相,纤维连续,存在较为丰富的介孔结构,其比表面积为21.55 m₂/g。电化学测试表明样品在不同扫率下的CV曲线均呈类矩形,由电流密度为20 mA/g时GCD曲线计算其比电容为24.03 F/g,在电流密度为50 mA/g时经4500次充放电循环后样品的比容量仍能保持90 %以上,当功率密度为0.02 kW/kg时样品的能量密度为3.3 Wh/kg。因此,采用本方法制备的多孔TiN纤维在超级电容器领域具有应用潜力。