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.     

Fe/Ni复合氧化物的制备及其超电容性能研究

本文在Fe3+浓度1 mmol/L,反应温度60 °C,反应时间为2h的条件下,采用超声法在泡沫镍基体上用Fe3+引导制备Fe/Ni复合氧化物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微小均匀球状Fe/Ni复合氧化物。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性能,比电容值高达196.5 F/g,内阻仅为7.79 Ω。     

CB/PANI/MnO_2复合材料的制备及电化学性能的研究

通过原位聚合法合成CB/PANI/MnO_2复合电极材料,对电极材料进行循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电等电化学性能测试;通过循环伏安法(CV)测试,得出高锰酸钾添加量为0.3 g时,CB/PANI/MnO_2复合电极材料的电化学性能效果最好,在5 mV/s的扫描速度下其比容量可达到190 F/g;高锰酸钾添加量为0.3 g时,CB/PANI/MnO_2复合电极材料在0.5 A/g的电流密度下,电极材料的质量比电容高达354 F/g。     

CB/PANI/MnO_2复合材料的制备及电化学性能的研究

通过原位聚合法合成CB/PANI/MnO_2复合电极材料,对电极材料进行循环伏安、交流阻抗和恒电流充放电等电化学性能测试;通过循环伏安法(CV)测试,得出高锰酸钾添加量为0.3 g时,CB/PANI/MnO_2复合电极材料的电化学性能效果最好,在5 mV/s的扫描速度下其比容量可达到190 F/g;高锰酸钾添加量为0.3 g时,CB/PANI/MnO_2复合电极材料在0.5 A/g的电流密度下,电极材料的质量比电容高达354 F/g。     

锌基复合电极原位水热合成和电化学性能研究

以硝酸锌、硝酸铝为前体,尿素为沉淀剂,采用水热法在泡沫镍表面原位生长锌基有序微纳米片状电极材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对合成产物的结构和形貌进行了表征。研究结果表明,产物为少量铝掺杂的Zn_4-xAl_x（OH）₆CO₃·H₂O层状双金属氢氧化物,形貌为正六边形片状结构,直径为1~2 μm,厚度为80~200 nm。以合成的锌基复合电极为工作电极,采用三电极体系进行电化学性能测试,结果显示电极呈现典型的赝电容性质,电流密度为5 A/g条件下电极质量比电容仍高达1 022.3 F/g。     

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。     

棒状V3O7?H2O电极材料的制备及印刷超级电容器

以五氧化二钒（V2O5）为原料,利用溶剂热法一步制备一水合七氧化三钒（V3O7?H2O）纳米棒,以V3O7?H2O纳米棒为电极材料,探究丝网印刷工艺对电极电化学性能的影响,结合丝网印刷制备电极并组装超级电容器。采用SEM、EDS、XPS、FTIR等对样品的形貌与结构进行表征,结果表明已成功制备V3O7?H2O纳米棒。在电化学测试中,丝网印刷电极比电容可达268.0 F/g（电流密度为0.3 A/g）,经过5000次循环后比电容保持率85.9%,优于涂抹电极的比电容（246.0 F/g）和比电容保持率（68.0%）,这得益于丝网印刷的油墨规则排列的结构。此外,组装的纽扣超级电容器同样表现出优异的电化学性能,比电容和电容保持率为134.2 F/g（0.5 A/g电流密度）和91.2%（5000次充放电循环）,且当功率密度为413.0 W/kg时,能量密度最高可达22.0 W?h/kg。本研究为后续印刷储能器件的研究提供了一条可供借鉴的思路。     

片状MoO2/g-C3N4材料的合成以及电化学性能研究

以三聚氰胺为原料制得g-C_3N_4,同时采用水热法制得颗粒状的MoO_2,然后将MoO_2与g-C_3N_4复合得到MoO_2/g-C_3N_4复合电极材料。对所制备的MoO_2/g-C_3N_4材料表面形貌及组成进行表征,结果显示,获得的MoO_2/g-C_3N_4复合材料具有片状结构。电化学测试结果表明,制备的MoO_2/g-C_3N_4电极在扫描速率为5 mV/s时比电容可达到319 F/g,高于单独的MoO_2及g-C_3N_4电极材料。     

多孔Fe_2O_3/Al复合含能材料的制备与表征

用溶胶-凝胶法结合超临界干燥法,制备了Fe2O3/Al复合含能材料。用SEM、XRD、BET等方法对Fe2O3/Al复合含能材料的结构进行了表征。结果表明,超临界法制备的Fe2O3/Al复合含能材料呈明显的纤维网络状结构;其中Al的平均粒径为40nm;比表面积为147.9m2/g,相比空白Fe2O3气凝胶明显下降,平均孔径为8nm,孔径分布比较均匀。     

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。     

橡胶木纤维素纳米纤丝/二氧化锰/碳纳米管柔性电极材料的制备及表征

以橡胶木为原料,通过化学处理得到橡胶木纯化纤维素(PCF),在此基础上通过高速剪切结合超声波处理制备得到纤维素纳米纤丝(CNF)。通过单相合成法制备二氧化锰(MnO₂)纳米片。以CNF为结构支撑体,MnO₂纳米片和碳纳米管(CNTs)作为活性电极物质,通过真空抽滤的方式制备CNF/MnO₂/CNTs柔性电极材料。采用多种手段对CNF、MnO₂以及电极材料的结构性能进行表征,并测试了电极材料的电化学性能。结构性能表征结果表明：CNF的直径为3~10 nm,具有大的长径比,是很好的结构支撑体,CNF为纤维素Ⅰ型结构;MnO₂纳米片为片层花瓣状结构,晶型为δ型。电化学性能测试结果表明：在扫描速率为50 mV/s时电极材料的比电容值为78.45 F/g,在电流密度为0.1 A/g时的电极材料比电容值为97.02 F/g,在低频区时,交流阻抗(EIS)曲线的直线部分斜率较大,表明电极材料具有良好的电容特性,在200次充放电循环测试过程中,电极材料的电容保留率始终维持在99%左右,表明该电极材料具有良好的电化学性能并且具有一定的柔性变形能力,可用作超级电容器的电极材料。     

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%。     

自支撑石墨烯/二氧化锰/泡沫镍复合材料的电化学性能

以三维泡沫镍(NF)为模板,在不添加模板剂的条件下,通过电沉积法沉积石墨烯(G),再采用水热合成制备纳米片二氧化锰(Mn O_2),得到自支撑电极复合材料G/Mn O_2/NF,改善其作为电极材料的电化学性能。用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观结构和表面形貌进行分析,通过循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)测试了电极复合材料的电化学性能。结果表明:在电流密度为1 A/g的条件下,复合电极材料的比电容达到722 F/g,经过1 000次循环后比电容保持率为97%。     

PANI/MnO_2电极的制备及其在超级电容器中的应用

以盐酸为掺杂剂,苯胺为单体,过硫酸钾为引发剂,用MnO_2作添加剂,以水溶液聚合法制备了导电聚苯胺/MnO_2复合电极材料。将所制备的材料制作成超级电容器用的电极片,通过对电极材料进行CV测试、阻抗测试及超级电容器充放电测试,探讨了MnO_2添加量对聚苯胺/MnO_2复合电极的电化学性能影响。结果表明,当苯胺用量为0.3 mol时,MnO_2添加量为1.5 g时所制备的聚苯胺/MnO_2复合电极材料具有最佳的电化学性能。基于该电极片的超级电容器比电容高达408 F·g~(-1)。     

Mn掺杂ZnCo2O4纳米片阵列的制备及电化学性能研究

通过水热合成再煅烧的方法在泡沫镍表面生长出了Mn掺杂的ZnCo2O4纳米片阵列。利用XRD、SEM、EDS-面扫描、XPS对样品的结构/形貌和掺入的Mn元素的分布情况进行了表征。然后,再进一步对样品进行了循环伏安曲线、恒电流充放电和循环稳定性的测试。结果表明,样品在电流密度为3 mA/cm2时,比电容达到了2 134.1 F/g;在电流密度为10 mA/cm2时,循环1 000圈,电容保持率为98.59%。因此,合成的样品比电容较高且循环稳定,是一种较为理想的超级电容器的电极材料。     

Al掺杂NiCo2S4电极材料的制备及其电化学性能

元素掺杂可以调节电极材料的电子结构，提高材料的电化学活性。以导电碳布为基底，氯化镍、氯化钴为原料，硝酸铝为铝源，通过两步水热法成功在碳布（CC）上生长铝掺杂的NiCo2S4复合电极材料（CC@Al-NiCo2S4）。扫描电子显微镜显示CC@Al-NiCo2S4具有中空纳米管结构，该结构可以提供大量反应活性位点；X射线光电子能谱表征得知Al主要以Al3+的形式存在于CC@NiCo2S4中，可以提高CC@NiCo2S4的导电性。电化学性能测试结果表明，当电流密度为1 A/g时，原始CC@NiCo2S4电极的比电容为844.5 F/g，Al掺杂CC@NiCo2S4的比电容为1515.8 F/g；且在6 A/g的电流密度下经过10000次循环后，CC@Al-NiCo2S4的电容保持率高达87.8%，表明Al掺杂能够显著地提高CC@NiCo2S4的比电容和循环稳定性。     

V2O5/Graphene复合电极材料的制备与储锂性能

采用简便的溶胶凝胶法制备了V2O5/石墨烯复合电极材料。利用SEM、XRD、Raman和TGA表征了样品的微观结构,以V2O5/石墨烯复合材料和Li4Ti5O12分别作为正极和负极组装了V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池。结果表明,该复合电极材料是含有0.55%（质量分数）石墨烯的片状正交相V2O5。电化学测试表明,与未复合石墨烯的纯V2O5样品相比,V2O5/石墨烯复合材料具有更高的储锂活性和优异的大电流放电性能。在200 mA/g的电流密度下,V2O5/石墨烯复合材料和纯V2O5样品的放电比容量分别为283 mAh/g和253 mAh/g;当电流密度增加到5 A/g时,V2O5/石墨烯复合材料依然保持有150 mAh/g的放电比容量,而纯V2O5样品的放电比容量仅为114 mAh/g;V2O5/石墨烯和纯V2O5电极的电荷传递电阻分别为142 Ω和293 Ω。V2O5/石墨烯 // Li4Ti5O12全电池测试结果表明,在1.0 ~2.5 V电压范围内,循环初期全电池正极材料的放电比容量从110 mAh/g衰减到96 mAh/g,随后又出现上升,循环100次后正极材料的放电比容量稳定在102 mAh/g,库伦效率接近100%,这表明该V2O5/石墨烯复合电极材料是一种非常有应用前景的锂离子电池电极活性材料。     

Co_3O_4纳米颗粒的制备及其超级电容性能研究

采用简单化学沉淀法,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板,Co（NO3）2.6H2O和NaOH为原料,空气作为温和氧化剂,室温下合成了具有花状分级多孔结构的Co3O4纳米颗粒电极材料。X-射线衍射（XRD）表明,产物中主要成分为Co3O4;扫面电镜的结果显示,制备的材料具有菜花状分级多孔结构;电化学测试结果表明,最高比容量达250 F/g,且经过1 000次循环后,容量保持了84%,显示出良好的超级电容性能。     

HA/SiO2/Fe2O3复合涂层的制备及其在 HEPES模拟体液中的生物活性

采用电泳沉积法制备了HA/CS/SiO2/Fe2O3复合涂层,经700℃烧结2 h后得到HA/SiO2/Fe2O3复合涂层,并通过FT-IR、SEM、EDS、XRD、万能材料试验机、电化学工作站进行测试与表征。同时研究了HA/SiO2/Fe2O3复合涂层材料对枯草芽孢杆菌的抑菌性能,采用2-[4-(2-羟乙基)-1-哌嗪基]乙磺酸(HEPES)模拟体液培养,对复合涂层的体外生物活性进行评价。实验结果表明,HA/SiO2/Fe2O3复合涂层与钛基体间的结合强度达31.9 MPa,在HEPES模拟体液中培养14 d后,复合涂层表面碳磷灰石化,同时复合涂层粉体对枯草芽孢杆菌的抑菌率达到81.9%。因此,HA/SiO2/Fe2O3复合涂层具有较强的结合强度和较高的生物活性,并且具有一定的抑菌性,有望开发成为人体骨骼替代植入材料。