二次水热法制备Co_3O_4@MnO_2复合材料及其电化学性能研究

在泡沫镍基底上,以氯化钴(CoCl_2·6H_2O,分析纯)和尿素为原料,利用二次水热法制备了Co_3O_4@MnO_2复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别对样品的结构和形貌进行表征,并使用循环伏安法(CV)、恒流充放电测试(GCD)和交流阻抗测试(EIS)研究了样品的电化学性能。实验结果表明,随着水热温度的增加,复合材料结构由纳米片状向纳米团状转变;充放电测试中,将不同水热温度下制备的Co_3O_4@MnO_2复合材料的电容量进行对比,水热温度160℃,电流密度为0.3A g-1反应条件下制备的电极材料比电容为2747.3 F g-1,比电容最大,电化学性能优异。     

硅烷热解制备纳米硅及电化学性能研究

采用简易的硅烷(SiH_4)热分解法成功制备了纳米硅粉。X射线和粒度分析结果表明,粉体结晶性和粒径随分解温度变化,当温度为600℃时结晶性最高,中粒径最低为91nm。材料电极电化学测试显示,600℃下制得样品电化学性能最优。首次充放电比电容量分别为3316.2mAh/g和2651.5mAh/g,首次库伦效率为79.9%;首次循环后电极材料表面膜阻抗和电化学反应阻抗最低。     

静电纺丝法制备壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维及其电化学性能

本工作观察并研究了不同碳化温度下制备的静电纺丝壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维膜用作超级电容器电极材料时的电化学性能。通过SEM、XRD、Raman等技术对不同碳化温度得到的碳纳米纤维膜进行结构表征,利用循环伏安法(CV)和恒电流充电/放电(GCD)等电化学技术对不同碳化温度得到的碳纳米纤维膜进行电化学性能测试。结果表明,碳化温度为700℃时所制备的复合碳纳米纤维具有较好的电化学性能,在电流密度为1 A/g时放电比电容高达215 F/g,且循环4 000次后容量保持率几乎高达100%,表现出较高的放电比电容和较好的循环稳定性。     

聚苯胺包覆纤维素纳米晶/石墨烯复合电极材料的制备与性能EI北大核心CSCD

首先通过原位聚合的方法制备聚苯胺(PANI)包覆纤维素纳米晶(CNC)(CNC@PANI)纳米复合物,进而采用共混法制备CNC@PANI与rGO的复合电极材料(CNC@PANI/rGO)。研究不同苯胺与CNC的用量比对所得复合电极材料的结构形貌和电化学性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及电化学工作站等测试手段对制备的复合电极材料的结构形貌、电化学性能进行分析表征。结果表明,PANI成功地包覆在CNC的表面,且PANI通过在CNC表面的包覆,可明显改善其分散性和比表面积,以及与石墨烯的复合效果。CNC@PANI-1/rGO复合电极材料在20mV/s扫描速率下的比电容可高达309F/g,远远高于PANI/rGO复合电极材料的155F/g。     

纳米Fe_2O_3/改性剑麻纤维炭复合材料的制备及其电化学性能

剑麻纤维是一种廉价的可再生的生物质炭资源。本文通过水热及复合改性的方法成功合成了纳米Fe_2O_3/改性剑麻纤维炭复合材料,利用XRD、SEM、TEM等对其结构和形貌进行了一系列表征。产品的电化学性能则利用循环伏安和恒流充放电等方法进行测试。结果表明:材料的复合温度对产物的电化学性能有较大的影响,当Fe_2O_3负载比率为25%、反应温度为130℃时,复合材料表现出了较高的比容量和稳定的循环性能。在电流密度为0.05 A/g时样品的首次比容量能达到1020 m Ah/g首次库伦效率也稳定在61.5%。同时在50次循环之后依然能保持500 mAh/g的比容量以及100%库伦效率。研究结果说明了水热复合改性是一种有效改善生物炭材料电化学性能的方法。     

聚苯胺包覆纤维素纳米晶/石墨烯复合电极材料的制备与性能

首先通过原位聚合的方法制备聚苯胺(PANI)包覆纤维素纳米晶(CNC)(CNC@PANI)纳米复合物,进而采用共混法制备CNC@PANI与rGO的复合电极材料(CNC@PANI/rGO)。研究不同苯胺与CNC的用量比对所得复合电极材料的结构形貌和电化学性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及电化学工作站等测试手段对制备的复合电极材料的结构形貌、电化学性能进行分析表征。结果表明,PANI成功地包覆在CNC的表面,且PANI通过在CNC表面的包覆,可明显改善其分散性和比表面积,以及与石墨烯的复合效果。CNC@PANI-1/rGO复合电极材料在20mV/s扫描速率下的比电容可高达309F/g,远远高于PANI/rGO复合电极材料的155F/g。     

超级电容器Mn-Pb纳米复合电极材料的电化学性能研究

利用低温固相反应法制备了Mn-Pb复合氧化物超级电容器电极材料.采用XRD、TEM、循环伏安和恒流充放电法对电极材料的形貌和结构特点以及电化学性能进行了测试分析.结果表明,复合氧化物的粒径均为纳米尺寸,呈无定型结构.复合氧化物在1mol/L Na2SO4中,电位窗口为-0.2～0.9(V vs.SCE)范围内具有典型的电容特征.纳米氧化物电极比容量随放电电流的增大而减小.当放电电流为2mA时,Mn-Pb复合氧化物电极的比容量为180.5F/g.     

表面活性剂对纳米SnO2负极材料形貌结构及电化学性能的影响

为了提高SnO_2负极材料的电化学性能,本文以锡酸钠为原料、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、尿素、十二烷基硫酸钠(SDS)分别作为表面活性剂,采用水热法制备了具有纳米结构的SnO_2负极材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学测试仪测试了材料的形貌、结构和电化学性质.结果表明,使用不同表面活性剂,可获得不同形貌的纳米结构,并且对材料的电化学性能有较大的影响.当尿素作表面活性剂时,获得了分散较好的球形材料,在0.01~3.0 V,以200 mA/g进行充放电测试,首次放电容量2 256.6 mAh/g,经过50次循环后,放电容量保持在440 mAh/g,表现了较好的循环性能.     

泡沫镍负载Co_3O_4纳米线制备及其超电容性能研究

以硝酸钴、尿素为原料,泡沫镍为基底,通过水热、煅烧法制备了Co_3O_4纳米线阵列,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜及X射线衍射对Co_3O_4纳米线的微观形貌及晶体结构进行了分析。采用电化学工作站测试了Co_3O_4纳米线阵列作为超级电容器电极的电化学性能。结果显示:Co_3O_4纳米线阵列作为超级电容器电极材料在5mA/cm~2的电流密度下,具有高达1670F/g的比电容。同时显示出良好的倍率特性和较高的循环稳定性,应用前景良好。     

用于非对称超级电容器的S掺杂NiTe电极材料的制备及性能研究

用简单的一步水热法制备了S掺杂的NiTe(NiTe∶S)纳米片。利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)以及场发射扫描电镜(FESEM)等分析技术对材料物相和形貌进行表征。并将制得的NiTe∶S作为超级电容器的电极材料,电化学性能测试结果表明,S∶Te掺杂的比例对材料的电化学性能有较大的影响,当x(S)∶x(Te)=3∶50时,电极材料在5 A/g的电流密度下的比电容达到887.3 F/g,与未掺杂时相比提高了214%。此外,利用所制备NiTe∶S电极(正极)与活性炭电极(AC)(负极)组装成非对称超级电容器。该非对称超级电容器展现出了优异的电化学性能,其能量密度和功率密度能达32.8 Wh/kg和800.5 W/kg。     

纳米MoS2及MoS2-RGO纳米复合材料的制备与电化学性能研究

高性能电极材料的开发是推广新型储能器件的核心所在。二硫化钼(MoS_2)呈现类石墨烯结构,其二维层间具备良好的电荷储存能力。然而MoS_2本身导电性能较差,用于电极材料时需要与其它材料复合以提升导电性能。采用水热法,并分别选用抗坏血酸和硫脲作还原剂,制备得到两种不同形貌结构的纳米二硫化钼。以石墨烯为模板,采用水热法在石墨烯表面生长纳米结构MoS_2,制备得到二硫化钼-还原氧化石墨烯(MoS_2-RGO)纳米复合材料,通过循环伏安测试(CV)和恒电流充放电测试(CP)考察了复合材料的电化学性能。实验结果表明,MoS_2-RGO纳米复合材料呈现平面双电层电容性能,电流密度为1 A/g时,其比电容值达136.2 F/g。     

聚3，4-乙烯二氧噻吩/纳米多孔金复合电极的制备及其在超级电容器中的应用

通过一步法将单体3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)电化学聚合到具有高导电率和大比表面积的纳米多孔金(NPG)上,成功制备了具有完美核壳结构的聚3,4-乙烯二氧噻吩/纳米多孔金（PEDOT/NPG）复合电极材料。通过SEM、TEM、Raman和X射线能谱仪对复合电极材料的形貌、微观结构、振动特性和元素组成进行了分析和表征。使用电化学工作站对其电化学性能进行了系统的研究。在三电极体系中,PEDOT/NPG复合电极材料在3 A/g的低电流密度下,质量比电容可以达到555 F/g,其能量密度和功率密度分别为177.58 W·h/kg和1.73 kW/kg。同时该电极材料经过2 000次循环伏安测试后仍然可以保持最大电容的91.5%,电化学性能优异。      

高性能CoAl-LDH六边形纳米片超级电容器电极材料的制备

采用简单的共沉淀法,制备了分散性良好且尺寸均一的钴铝层状双金属氢氧化物(CoAl-LDH)六边形纳米片电极材料,其尺寸约为2μm。三电极体系电化学测试结果表明,在电流密度为1A/g时,CoAl-LDH纳米片电极材料的质量比电容为723F/g,电流密度增加至20A/g时,电容保持率高达72%。CoAl-LDH纳米片电极材料有望成为组装高性能超级电容器的可选电极材料。     

丝瓜络基活性炭电极材料的制备及其电化学性能表征

以丝瓜络作为前驱体,KOH为活化剂,在不同温度下炭化、活化制备活性炭,并将其作为超级电容器电极材料。采用N2吸附及电化学测试对活性炭的孔结构和电化学性能进行了表征,研究了炭化温度、碱炭比对活性炭电极材料孔结构和电化学性能的影响。结果表明:丝瓜络经过一步炭化即可制备出电化学性能优异的炭材料,经过KOH活化后比电容明显增加,在碱炭比为2时制备活性炭的比表面积、总孔容分别达到1549m2/g和0.901cm3/g,比电容达到228F/g,是未活化炭化物比电容的2.5倍,是一种理想的电极材料。活性炭作为电极材料,其比表面积存在一个最佳值,孔的容积、大小和形状对电解质离子的储存、扩散有着重要作用,对电化学性能有很大影响。     

超级电容器用（RuO2/SiO2）·nH2O复合薄膜电极的研究

以水合三氯化钌(RuCl3.3H2O)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-热分解法制备了超级电容器用(RuO2/SiO2).nH2O复合薄膜电极材料。研究了热处理温度及热处理时间对电极材料电学性能的影响。借助CHI660C电化学工作站对薄膜材料的电化学性能进行了测试,采用SEM、XRD、FTIR等检测手段对复合材料的微观形貌、物相结构进行了分析。结果表明,固定水合三氯化钌和正硅酸乙酯的物质的量比为10∶3,当热处理温度和时间分别为350℃和2h时,复合薄膜电极具有优良的综合性能,比表面积为265.7m2/g,比电容最高为421F/g,充放电电流为0.1A时,内阻最高为0.72Ω。     

聚苯胺纳米球电极材料的制备及其电容性质

采用化学氧化聚合法,以聚乙烯醇(PVA)为稳定剂,制得直径约为200 nm的聚苯胺(PANI)纳米球电极材料。采用XRD、FT-IR、FESEM和TEM对电极材料的组成、结构和形貌进行了表征。在三电极体系中测试PANI纳米球电极的电容性质,电流密度为0.5 F/g时PANI纳米球电极的质量比电容为494 F/g,当电流密度从0.5 F/g增加到20 F/g时电容保持率为71%。     

本征态聚苯胺包覆聚甲基丙烯酸甲酯纳米球复合电极材料的制备和电化学性能

利用乳液聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米球,并以其为模板,对苯胺进行化学氧化聚合后包覆于纳米球表面,经脱掺杂制备了本征态聚苯胺包覆聚甲基丙烯酸甲酯(EB/PMMA)纳米球复合电极材料。采用红外光谱和扫描电镜对电极材料的结构和形貌进行了表征,在三电极和二电级体系中测试了复合电极材料的电化学性能。结果表明,在0.5 mol/L H_2SO_4电解液中,电流密度为3 mA/cm~2,PMMA掺杂量为0.075 g,EB/PMMA复合电极材料比电容可达732 F/g,2000次循环保持率为82.5%。将其与活性炭组装成非对称二电极体系,在H_2SO_4-KI复合电解液中,能量密度可达104 Wh/kg。     

Mg2Ni纳米储氢合金结构及电化学性能研究

利用高能球磨方法制备纳米Mg2Ni储氢合金,用于高容量MH／Ni电池氢化物电极电化学性能研究。XRD和TEM测试结果表明,机械合金化方法制备Mg2Ni合金的历程为合金化——非晶化——纳米晶化,球磨时间直接影响Mg2Ni合金的结构。高能球磨20h可以制备非晶态Mg2Ni合金,比普通的机械合金化方法制备非晶态Mg2Ni合金的时间减少了约5倍之多;高能球磨30h可以制备纳米晶态Mg2Ni合金,粒径在10nm以下,有团聚现象。研究了Mg2Ni纳米氢化物电极在不同温度下的电化学性能,并从热力学角度就Mg2Ni纳米氢化物电极的某些高温电化学性能进行了解释和推测。实验结果表明：在30～70℃范围内,随着温度增加,氢化物电极的电化学容量逐渐增加,在70℃时电化学容量可达530．5mAh／g,约为30℃放电容量273．2mAh／g的2倍,Mg2Ni纳米氢化物电极具有较好的高倍率放电性能及大电流充放电性能,这表明机械合金化方法制备的Mg2Ni纳米氢化物电极具备电动车用大型MH／Ni电池负极材料的初步条件,但容量衰减严重。     

水热合成时间对纳米MnO_2超电容性能的影响

以KMnO_4和MnSO_4·H_2O为原料,利用水热合成纳米MnO_2。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、循环伏安(CV)、恒流充放电以及交流阻抗(EIS)等方法研究水热合成时间对产物结构以及电化学性能的影响。结果表明水热合成为棒状纳米级α-MnO_2,随着水热合成时间增加,结晶度增加;水热合成纳米α-MnO_2在1 mol/L Na_2SO_4水溶液中具有良好的电化学电容性能,其中水热合成24 h制备棒状纳米MnO_2具有较高比电容,其真实电容量达到189 F/g;交流阻抗测试表明水热合成24 h制备的纳米MnO_2样品法拉第电荷传递能力和离子在电解液与活性材料界面的扩散能力得到提高,具有良好的电化学性能。     

ZnO@ZIF-8作锂离子电池负极材料的电化学性能研究

采用简单的水热法制备了ZnO@ZIF-8电极材料,XRD、SEM、TEM等测试表征表明,所制备的ZnO@ZIF-8电极材料具有较好的形貌及晶体结构,与纯相ZnO对比,形貌发生明显改变,电化学性能测试表明,制备的ZnO@ZIF-8具有较好的循环稳定性以及倍率性能,其首次可逆比容量为1136 mAh/g,循环50次后可逆比容量为412.3 mAh/g,电化学性能较纯ZnO有明显的提高。