NiMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用水热法制备了NiMn₂O₄/还原氧化石墨烯（NiMn₂O₄/rGO）复合电极材料,研究了石墨烯对NiMn₂O₄/rGO材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明：NiMn₂O₄纳米片沉积在石墨烯片的表面,聚集现象消失。与纯NiMn₂O₄相比,NiMn₂O₄/rGO具有高的比表面积和优良的电化学性能。在1A/g时具有1375F/g的比电容,而纯NiMn₂O₄的比电容为924F/g。5000次充放电后,NiMn₂O₄/rGO在5A/g时的比电容保留率为90%,而NiMn₂O₄的比电容保留率为78%。NiMn₂O₄/rGO表现出良好的电容性能,作为超级电容器电极材料具有广泛的应用前景。     

低结晶度NiMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用溶剂热法制备了NiMn₂O₄/还原氧化石墨烯(NiMn₂O₄/r GO)复合材料,并对表面形貌、微观结构和电化学性能进行了表征和测试。结果表明:低结晶度的NiMn₂O₄以丝绒状均匀地沉积在rGO纳米片上,几乎没有rGO裸露在外,NiMn₂O₄纳米颗粒间的聚集现象消失;同时NiMn₂O₄的覆盖也有效地阻止了石墨烯层之间的团聚。由于其独特的结构,NiMn₂O₄/r GO具有较大的比表面积和良好的导电性。在1 A·g^–1时的比电容是1 675 F·g^–1。在5 A·g^–1时,经过2 000个充放电循环后,NiMn₂O₄/r GO的比电容保持率为91%。     

介孔CoMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用共沉淀法制备了CoMn₂O₄/还原氧化石墨烯(CoMn₂O₄/rGO)复合电极材料,并研究了石墨烯含量对CoMn₂O₄/rGO复合材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明:CoMn₂O₄纳米颗粒沉积在石墨烯纳米片的表面,随着石墨烯含量的增加,CoMn₂O₄纳米颗粒在r GO表面的分布逐渐均匀,聚集现象消失。CoMn₂O₄/rGO具有高的比表面积及优良的电化学性能,其中CoMn₂O₄/rGO20 (rGO质量分数为20%)电容性能最好,在电流密度1 A/g时具有1 420 F/g的比电容。CoMn₂O₄/rGO30(rGO质量分数为30%)的倍率性能和循环稳定性能最好。2 000次充放电后,样品CoMn₂O₄/rGO30在5 A/g时的比电容保持率为94%,样品CoMn₂O₄的比电容保持率为78%。     

电化学法制备石墨烯/镍钴氧化物复合薄膜电极及其性能

用电化学法控电位制备石墨烯/Co₂O₃-NiO薄膜电极,通过XRD、Raman、SEM、TEM等仪器对所制备的薄膜进行表征。复合材料中Ni和Co主要以NiO和Co₂O₃的形式负载于石墨烯的表面,直径在50~200 nm之间。循环伏安测试结果表明,石墨烯/Co₂O₃-NiO复合材料性能较纯石墨烯材料明显提升。恒电流充放电测试表明,石墨烯/Co₂O₃-NiO复合材料具有高比电容,在2 A/g的电流密度下,复合材料的比电容最高达到503 F/g,循环500次后比电容保持率为91%。     

超级电容器用花状NiCo_2S_4纳米材料制备及其电化学性能研究

利用微波辅助法快速制备了三维花状NiCo_2S_4纳米材料,纳米花由小纺锤状纳米粒子相互交错组成。通过电化学法测试了该纳米材料在6 mol/L KOH溶液中的电容行为。结果表明,作为电极材料该纳米材料具备良好的电容性能;在电流密度为2 A/g时比电容量最高达到了975 F/g;在功率密度为400 W/kg时,NiCo_2S_4电极的能量密度为21. 7 Wh/kg;当1 000圈恒电流充放电循环后,比电容仍可保持其初始电容的93. 1%。     

片状与颗粒状CoMn2O4电极材料的制备及电化学性能

分别以纯水、50%(体积分数,下同)纯水与50%乙醇混合溶液、乙醇为溶剂制备了CoMn_2O_4纳米电极材料,研究了溶剂对CoMn_2O_4材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明:采用纯水为溶剂制备的CoMn_2O_4材料具有片状结构,在电流密度为1 A/g时,比电容为446 F/g,在电流密度为5 A/g条件下,1 000次充放电循环后电容保持率为77%;50%纯水加50%乙醇为溶剂制备的CoMn_2O_4材料具有颗粒与片状混合结构,在电流密度为1 A/g时,比电容为684 F/g,在电流密度为5 A/g条件下,1 000次充放电循环后电容保持率为81%;采用乙醇为溶剂制备CoMn_2O_4材料具有颗粒状多孔结构,在电流密度1 A/g条件下,比电容为850 F/g,在电流密度为5 A/g条件下,1 000次充放电循环后电容保持率达86%,乙醇为溶剂制备的颗粒状多孔的CoMn_2O_4材料表现出更为优异的超电容性能。     

沉淀剂对CuCr2O4结晶动力学及呈色性能的影响

通过共沉淀法合成了CuCr₂O₄黑色颜料。研究了沉淀剂(即尿素、氨水、氢氧化钠)对相组成和颜色性能的影响。同时，计算了以氨水和氢氧化钠为沉淀剂时CuCr₂O₄的结晶动力学和结晶机制。结果表明，由于两种离子(Cu²⁺和Cr³⁺)的溶解度不同，沉淀过程的最佳pH值为7.5；由于产物中存在Cr₂O₃，尿素不适合作为沉淀剂。氨水作为沉淀剂时，CuCr₂O₄结晶的活化能为120.2 k J/mol，氢氧化钠作为沉淀剂时为141.3 k J/mol。CuCr₂O₄的结晶过程涉及成核和三维生长。较小的结晶活化能得到的CuCr₂O₄颗粒细小，分散均匀，呈色性能更优异。     

碳球@纳米片状钴镍金属氧化物核壳型复合材料的制备及其电化学性能

以葡萄糖为碳源,采用水热炭化法制备碳球,然后以氯化钴和氯化镍为钴源和镍源,六次甲基四胺为沉淀剂,采用水热法和高温处理合成一种核壳结构的碳球@钴镍金属氧化物纳米复合材料,并研究其作为超级电容器电极材料的储能性能。借助X射线衍射、扫描电镜和低温氮气吸附/脱附等对材料的形貌和结构进行表征。采用循环伏安、恒电流充放电及交流阻抗等对材料的电化学性能进行研究。结果表明：碳球的加入能有效改善钴镍金属氧化物的分散性,同时降低材料的电子转移阻力,进而提高其电化学性能。当电流密度为1A/g时,所得碳球@钴镍金属氧化物核壳型复合材料的比电容为984.8F/g;当电流密度增大10倍（10A/g）时,仍保留86.3%的初始比电容值。当电流密度为15A/g时,经过2000次恒电流充放电后复合材料的比电容量保持率为94.6%,体现出较好的循环稳定性能。     

花状Ni(OH)2的制备及其电化学性能研究

以NiCl₂·6H₂O和NH₃·H₂O为原料,采用简单的水热法,借助表面活性剂CTAB成功合成了β-Ni(OH)₂。研究表明,该材料具有以纳米片相互穿插构成的花状分层微米球结构,比表面积高达45 m²?g^-1。电化学测试表明材料具有良好的电化学性能,在3 A?g^-1的充放电电流密度下,Ni(OH)₂的比容量达到505 C?g^-1,在超级电容器领域具有良好的应用前景。     

Co3O4@MnO2空心核壳材料的制备及电容性能研究

以二甲基咪唑和六水硝酸钴为原料合成ZIF-67,采用水热法在ZIF-67表面生长MnO₂纳米片,经热处理获得空心Co₃O₄@MnO₂核壳材料。表面网状纳米片具有更多的活性位点,同时为电解液渗透提供扩散通道,空心材料的薄壁提高了电子的迁移效率。电容性能测试结果表明,Co₃O₄@MnO₂/泡沫镍（Co₃O₄@MnO₂/NF）电极在0.5 A/g电流密度下容量达到278.3 F/g,高于ZIF-67/NF电极（53.7 F/g）和ZIF-67@MnO₂/NF电极（192.8 F/g）;循环5 000次后容量仍保持了最大值的80.5%,具有优异的稳定性。     

Preparation and electrochemical properties of NiMn2O4 spinel oxide cathode

Developing high-performance cathode materials is of great significance to promote the development of intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs). In this paper, the spinel-type NiMn₂O₄ (NMO) electron-ion mixed conductor material was prepared by the sol-gel method, and it was systematically studied as the cathode of IT-SOFCs. It is found that NMO material has stable cubic phase structure by using X-ray diffraction (XRD) and the conductivity of oxygen ions is studied by the technique of electrical conductivity relaxation (ECR). It shows that NMO has excellent oxygen-ion conductivity, which provides guarantee for its electrochemical performance. Impedance spectroscopy measurements of a symmetrical cell shows a low interface impedance, which is only 0.27 Ω·cm^-2 at 800℃. At the same time, an anode-supported SOFC with NMO cathode presents a maximum power density of 864.9 mW·cm^-2 at 800℃. The above results demonstrate that NiMn₂O₄ is a potential cathode material for IT-SOFCs.     

NiMn2O4尖晶石氧化物阴极的制备及电化学性能研究

高性能阴极材料的开发对推动中温固体氧化物燃料电池（intermediate temperature solid oxide fuel cells, IT-SOFCs）的发展具有重要意义。本文采用溶胶-凝胶法制备了尖晶石型NiMn₂O₄（NMO）电子-离子混合导体材料,并作为IT-SOFCs阴极进行了系统的研究,通过X射线衍射表征确定NMO材料呈稳定的立方相结构,并采用电导弛豫方法对其氧离子传导能力进行了研究。发现NMO具有优秀的氧离子传导能力,为其电化学性能提供了保障。对称电池的电化学阻抗谱测试结果表明,800℃时NMO阴极材料的界面电阻值为0.27 Ω·cm^-2,同时作为阳极支撑型SOFC的阴极材料进行放电时的最大功率密度可以达到864.9 mW·cm^-2。上述结果表明,NiMn₂O₄是一种极具潜力的IT-SOFCs阴极材料。     

纳米核壳二氧化钛的可控制备及储锂性能研究

以氟钛酸铵为钛源,采用尿素和双氧水控制Ti4+水解速率,经过一步水热,制备出了锐钛矿型的二氧化钛核壳纳米结构,500 ℃煅烧处理得到电极材料。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、恒流充放电及循环伏安测试对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征。结果表明产物形貌尺寸均一,分散性较好。与市售二氧化钛纳米颗粒相比,二氧化钛核壳纳米结构具有多孔结构及优异的结构稳定性,从而具有更好的循环性能和倍率性能。在0.1C倍率下,二氧化钛核壳纳米结构放电比容量为344 mA·h/g,当放电倍率提高到10C时,仍然具有72 mA·h/g的放电比容量。在1C的放电倍率下,经过100次循环,二氧化钛核壳纳米结构放电容量保持率为80%。     

前驱体二水磷酸铁对磷酸铁锂电化学性能的影响

以钛白生产副产物七水硫酸亚铁为铁源,工业磷酸二氢铵为磷源,双氧水为氧化剂,采用共沉淀法合成了不同粒径和形貌的二水磷酸铁,并以此为前驱体,通过碳热还原法制备了粒径不同的LiFePO₄/C正极材料。经过对样品进行X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及恒电流充放电测试,研究了二水磷酸铁及LiFePO₄/C的结构、形貌以及电化学性能。结果表明,以较细的二水磷酸铁为铁源,制备得到的LiFePO₄/C颗粒较细,且具有更优异的电化学性能。0.1、0.5、1、2、5、10 C放电比容量分别为154、148、144、140、130、120 mA·h/g。     

MnO2纳米空心球的制备及其电化学性能

采用水热法通过添加Ce离子制备了MnO₂纳米空心球电极材料。Ce离子对MnO₂的形貌和结晶程度有很大的影响,添加Ce离子后生成由纳米棒组成的中空球,中空球比表面积(BET)达到315.2 m²·g^-1。MnO₂电极电化学测试结果表明:当铈锰摩尔比为0.2时电极材料具有较好的电化学性能,其比电容达到178.6 F·g^-1,与未加Ce离子相比其比电容提高了2.6倍,而且经过1000次循环稳定性测试后比电容仍保留了90.5%。这些结果表明添加Ce离子有利于形成中空结构,并提高了MnO₂电极的比电容。     

撞击流反应器制备纳米四氧化三铁的研究

在浸没式循环撞击流反应器中,以氨水为沉淀剂,用七水合硫酸亚铁和六水合三氯化铁为原料,采用共沉淀法制备了纳米四氧化三铁粒子。考察了搅拌转速、亚铁与三价铁物质的量比、反应温度和溶液pH对所得纳米四氧化三铁的分散性和粒径的影响。采用傅里叶红外光谱仪、透射电镜、X射线衍射仪等对制得的纳米粒子的结构和性能进行了表征。结果表明：用撞击流反应器制备纳米四氧化三铁粒子的最佳工艺条件：亚铁与三价铁物质的量比为1 ∶1,反应温度为40 ℃,搅拌转速为1 600 r/min,以氨水作沉淀剂,最佳pH控制在11.0左右。在上述条件下,可以制备出分散性好、纯度高、平均粒径为10 nm的四氧化三铁粒子。     

钛酸锂/石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能

以Li₂CO₃、锐钛矿TiO₂和石墨烯为原料，采用固相球磨及喷雾干燥相结合的方法制备钛酸锂和钛酸锂/石墨烯复合负极材料。用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）表征了样品的晶体结构及形貌。通过恒流充放电测试样品的电化学性能，考察不同石墨烯添加量对钛酸锂材料电化学性能的影响。当石墨烯添加量质量分数为1%时，钛酸锂/石墨烯复合负极材料（LTO-G-2）具有优异的倍率性能及循环稳定性。在0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C倍率下的充电比容量为172.9mA·h/g、165.7mA·h/g、163.5mA·h/g、157.4mA·h/g、154.0mA·h/g和143.5mA·h/g。5C倍率下经历200次循环，容量保持率为94.8%。循环伏安测试(CV)表明LTO-G-2样品的极化程度是最小的。交流阻抗测试（EIS）结果显示LTO-G-2的电荷转移阻抗（69.6Ω）小于纯的钛酸锂的电荷转移阻抗（140.5Ω）。