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。     

三维多孔CuCo_2O_4的制备及其超级电容性能研究

以硝酸铜和硝酸钴为原料、聚乙二醇2000为结构导向剂,用共沉淀法制备α型Co-Cu层状双氢氧化物,在200℃煅烧4h得到三维多孔钴酸铜。采用X射线粉末衍射(XRD)、循环伏安(CV)和场发射扫描电镜(FESEM)对其进行表征分析。结果表明,掺杂的Cu2+对部分Co2+进行了同晶置换,钴酸铜纳米颗粒间无序堆积形成三维多孔结构,丰富了电极材料发生氧化还原反应的活性位点,有利于电解质离子的渗透和快速迁移。将该三维多孔钴酸铜作工作电极,表现出优良的超电容性能。1A/g时比电容高达622F/g,10A/g时比电容保持率为80%,7A/g时经过2000次循环后其寿命未见衰减,具有优异的倍率特性和杰出的循环稳定性。     

MnOOH-石墨烯-泡沫镍自支撑复合电极的制备及其超级电容性能

采用气相沉积法和后续的电沉积法制备得到自支撑结构的MnOOH-石墨烯（graphene）-泡沫镍（NF）复合电极。使用XRD、SEM、XPS等方法对样品的物相、形貌和价态等进行表征,通过恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法对电极的电化学性能进行研究。结果表明:该方法可以成功制备得到具有自支撑结构的MnOOH-graphene-NF复合电极,超薄的graphene层均匀覆盖在NF的表面,微米球状的MnOOH纳米片紧密覆盖在graphene的表面。该自支撑复合结构可以直接用作超级电容器电极进行测试,在5 mol/L KOH溶液中表现出了较大的赝电容储存能力。在0.5 A/g的电流密度下,最大比容量可达934 F/g。当电流密度提高为5 A/g时,比容量仍达771 F/g。当电流密度为2 A/g时,循环5000次后的容量保持率高达98%,库伦效率接近100%,表现出了良好的超级电容性能。本实验提供了一种制备自支撑MnOOH-graphene-NF复合电极的新方法,该复合电极有望成为一种潜在的新型超级电容器电极材料。      

NiCo_2O_4微球的制备及其电化学性能

通过简单的水热法以及后续热处理,成功合成介孔NiCo_2O_4微球。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:合成的NiCo_2O_4拥有丰富的多孔纳米针状结构,表现出较高的比表面积。由于这种三维多孔纳米结构,当NiCo_2O_4微球作为电极材料时,展现出优异的电容特性,在1A·g-1的电流密度下比电容高达1 554F·g-1,而且当电流密度增加到20A·g-1时,电容保持率为87.5%。另外,在5A·g-1的电流密度下,经过2 000次的充放电循环后,比电容仍能保持初始电容的90.4%。良好的电化学性能表明,NiCo_2O_4微球是一种理想的超级电容器电极材料。     

MnO_2/TiO_2复合物电极的制备及超级电容性能

采用水热法在阳极氧化的TiO_2纳米管阵列上修饰MnO_2,制备MnO_2/TiO_2复合物电极,并组装为对称超级电容器。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:MnO_2以纳米颗粒形态均匀分布在TiO_2纳米管阵列管口和内部,充放电电流密度在1A/g下时,比电容为429.3F/g,经5 000次循环后的电容保持率为82.4%。MnO_2/TiO_2对称超级电容器在电流密度5A/g下充放电比电容为39.9F/g,经5 000次循环后的电容保持率为91.5%;功率密度400 W/kg下,能量密度为18.98 Wh/kg。阳极氧化的TiO_2纳米管阵列既可做MnO_2的载体,基底Ti又可做集流体,减轻了超级电容器的质量,为制备超级电容器提供了一种思路。     

多孔球状LiMn_2O_4的制备及其电化学性能研究

采用温和的制备方法成功制备出多孔球状LiMn_2O_4,首先制得MnCO_3和MnO_2混合微球前驱体,随后将前驱体与LiNO3混合均匀合成多孔球状LiMn_2O_4。通过X射线衍射仪和扫描电镜分析表明:所制得材料为纯相尖晶石LiMn_2O_4、无杂质相且所制备LiMn_2O_4呈现出多孔的球状结构形貌;电化学性能测试表明:该多孔球状LiMn_2O_4具有优异的电化学性能,多孔球状LiMn_2O_4的首次充放电比容量为118.9mAh/g(0.5C,3.5~4.3V),经过100次充放电循环后,放电比容量为108.6mAh/g,容量保持率为91.3%;在5C的倍率下多孔球状LiMn_2O_4的放电容量可达70mAh/g。     

石墨烯负载花球状二氧化锰复合材料制备及其电容性能研究

利用高锰酸钾与乙醇之间的氧化还原反应,在多孔石墨烯表面沉积纳米二氧化锰花球,获得了一种新型的复合电极材料。通过XRD,TG,SEM,TEM等分析手段确定了材料的晶体结构、化学成分、微观形貌特征。电化学性能测试表明:纳米二氧化锰花球具有优异的比电容,但是倍率性能和循环性能不足。通过在石墨烯表面负载纳米二氧化锰花球,能够显著增加石墨烯的比电容,同时改善纳米二氧化锰花球的倍率性能和循环性能。采用0.5mol/L K_2SO_4电解液,进行三电极循环伏安测试,复合电极材料在2mV·s^-1扫速下的比电容高达295F·g^-1,在1000mV·s^-1扫速下,比电容仍然可达102F·g^-1,同时100mV·s^-1,1000次循环后,电容循环保持率可达96.3%。这表明石墨烯负载花球状二氧化锰材料是一种极具潜力的超级电容器电极材料。     

超级电容器用Co_3O_4/镍泡沫复合电极材料的研究现状

四氧化三钴(Co_3O_4)因理论比电容量高、价格低和环境友好,在超级电容器电极材料中具有良好的应用前景,但是传统合成的Co_3O_4材料多为粉末状态,需要通过添加高分子助剂涂覆在集流体上制备成电极,高分子助剂的引入不仅增加了电极的内电阻和界面电阻,且导致电化学活性表面积大幅度降低,因而Co_3O_4电活性物质的电化学存储性能与理论值相差较远。针对上述问题,最近研究工作者采用水热法或电沉积法在电极集流体镍泡沫上直接生长电活性物质Co_3O_4,相对传统电极制备过程,不仅更简单,且不需要引入高分子助剂,降低电极的内电阻和界面电阻,增加了电化学活性表面积,有利于电极的电化学存储性能提高,在高性能电化学能量存储器领域具有广泛应用前景。针对Co_3O_4/镍泡沫复合电极材料制备及其在超级电容性能的研究现状进行了综述,为进一步设计和合成高性能超级电容器电极材料提供新方法和思路。     

煅烧温度对超级电容器用CuCo_2O_4电极材料形貌及电容性能影响的研究

通过水热法制备了钴酸铜(CuCo_2O_4)电极材料,研究了煅烧温度对CuCo_2O_4电极材料结晶度、形貌和电容性能的影响。结果表明:煅烧350℃制备的CuCo_2O_4材料的结晶度比煅烧300℃和400℃的结晶度更好;煅烧温度为350℃时,CuCo_2O_4材料呈片层状结构,片层之间交叉连接形成更多的间隙和孔道,结构更加疏松;煅烧温度为300℃和400℃时,CuCo_2O_4集聚在一起互相重叠堆积,间隙和孔道较少;煅烧温度为350℃时制备的CuCo_2O_4材料的比电容最大。     

NiCo2S4@ACF异质电极材料的绿色制备及其超级电容性能研究

传统的NiCo₂S₄硫化过程需要高温加热, 耗能较大, 并且单纯的硫化物导电性差。本工作通过绿色环保的室温硫化法成功制备出以活性炭纤维(ACF)为核, NiCo₂S₄为壳的复合异质结电极材料(NiCo₂S₄@ACF)。NiCo₂S₄@ACF复合电极材料的层状结构, 有效增大了与电解液的接触面积, 改善了电子的传输路径, 使其具有更优良的电化学性能。当电流密度为1 A/g时, 其比电容值高达1541.6 F/g (678 μF/cm²)。另外, NiCo₂S₄@ACF和ACF分别作正负极组装成的非对称超级电容器(Asymmetric Supercapacitors, ASC)展现了良好的电化学性能: 能量密度高, 当功率密度为800 W/kg时, 能量密度高达49.38 Wh/kg; 循环性能稳定, 循环充放电2000圈后比电容仍能保持90.27%。研究表明, NiCo₂S₄@ACF复合电极材料是一种应用前景广阔的超级电容器电极材料。     

泡沫镍负载硅胶结构化吸附材料制备及性能

以泡沫镍薄片为载体,采用浸渍提拉工艺获得结构化硅胶吸附材料。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和多孔介质孔隙分析仪等对吸附材料表面形貌和结构进行表征。探讨浸渍次数、聚合氯化铝(PAC)溶液浓度、处理时间等条件对结构化硅胶吸附性能的影响。结果表明,结构化硅胶吸附材料表面呈均匀的蜂窝状结构,硅胶以中孔为主,孔径集中在5～15nm,所获得的结构化硅胶吸附材料具有较好的吸湿性能。在较少浸涂次数下,可获得转化率高的硅胶;随着PAC溶液浓度和处理时间的增大,硅胶的比表面积增大,孔径减小,比表面积最大为343m2/g。当PAC溶液溶度10%或处理时间2h时,结构化硅胶的比表面积呈现减小的趋势,吸湿性能降低。     

氧化镍三维纳米电极的制备及其超级电容性能研究

以阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为基底,利用水热法在上面成功制备出NiO三维纳米电极。通过晶体粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)分析了其物相组成、表面形貌及元素价态,同时也分析了NiO直接在TiO2纳米管阵列上三维生长的过程。超级电容性能结果表明:NiO三维纳米电极在充放电电流密度在2.5A/g下,比电容为918F/g的容量,循环2000圈之后容量保持在93%,是较为理想的超级电容器用清洁储能材料。TiO2纳米管阵列显著提高了NiO与基底接触的牢固程度,克服了粉末材料制备电极的繁琐过程,较大地提高了电极材料的循环性能。     

花状Co_3O_4纳米颗粒的制备及其超级电容性能的研究

以Co(Cl)_2·6H_2O作为钴源,尿素作为沉淀剂,利用水热法在泡沫镍上制备了Co_3O_4纳米颗粒,利用X射线衍射仪和扫描电镜对所制备Co_3O_4纳米颗粒的物相和表面形貌进行了表征,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,长在泡沫镍基体上由纳米线构成的花状Co_3O_4颗粒,不仅具有优良的电化学性能,比电容最高可达580.10F/g,且在放电电流密度为4A/g时,循环1000次后比电容仍能保持最初的95.703%,表现出良好的循环稳定性。     

泡沫镍@石墨烯水凝胶@镍钴氢氧化物的制备及其超级电容性能

采用水热法将石墨烯生长到泡沫镍上,获得泡沫镍@石墨烯水凝胶基底材料(NF@GH),再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为导向剂,在120℃下水热反应后得到NF@GH@NiCoLDH。并研究了石墨烯水凝胶对NF@GH@NiCoLDH复合材料电化学性能的影响。1 mA cm^-2电流密度下NF@GH@NiCoLDH的比容量可达3658 mF cm^-2,15 mA cm^-2时的比容量保持率为67.5%,高于NF@NiCoLDH(58%);10000次循环后的容量保持率为62%(15 mA cm^-2),具有较好的循环稳定性和倍率性能。以NF@GH@NiCoLDH为正极材料组装的不对称超级电容器比容量为909 mF cm^-2(1 mA cm^-2),器件的最高能量密度为0.25 mWh cm^-2(功率密度为0.7 mW cm^-2)。     

不同包碳方法对泡沫镍@C/Co_3O_4复合材料形貌和超级电容性能影响

采用CVD沉积、浸渍碳源-高温退火、一步水热和两步水热4种方法制备泡沫镍@C/Co3O4复合材料,对比了4种方法制备材料的结构形貌和电化学性能。结果表明:一步水热法可制备泡沫镍@C/Co3O4材料,较其他方法简洁有效,所得样品电化学性能最好,面积比容量可达1300F/cm2。     

泡沫镍负载NiFeMoCu析氢阴极电极材料的电化学制备研究

以泡沫镍(NF)为基板,分别通过恒电位法(i-t)和计时电位法(CP)沉积镍铁钼铜四元合金,经去合金化处理,获得了具有高催化活性的析氢阴极电极材料NiFeMoCu/NF。电沉积过程设计了6种电解液配方进行优选,去合金化处理时采用恒电位法(i-t)分别进行了金属铜的原位溶出和独立溶出。结果表明:参照配方4的物料配比组织电解液,以计时电位法沉积四元合金,经铜的独立溶出后制得了由纳米颗粒堆积而成团簇状结构的析氢电极材料。在1mol/L KOH溶液中,催化电流密度为10mA/cm~2时,NiFeMoCu/NF电极的析氢过电位仅为65mV,其高催化活性主要归因于镍铁钼铜四元合金的金属间协同作用。     

磷钼酸负载碳纳米管复合物的制备及其超级电容性能

以聚多巴胺包覆碳纳米管为载体, 借助聚多巴胺超强的粘附性, 利用简单的溶液浸渍法制备了磷钼酸负载碳纳米管(PMA@CNTs)复合物。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等对复合物的组成、结构、形态和超级电容性能进行了表征。结果表明: 聚多巴胺可将磷钼酸均匀且牢固地负载在碳纳米管上。在0.5 mol/L的H₂SO₄电解液中, 复合物的最大比容量为511.7 F/g, 最大能量密度可达66.8 Wh/kg, 相应的功率密度为1000 W/kg。经过1000次循环, 比容量无任何衰减。以上研究结果说明PMA@CNTs复合物在电化学储能领域拥有极好的发展前景。     

纳米氧化镍的制备及超级电容性能研究

以NiSO4·6H2O和NaOH为原料,采用常温合成-水热改性-中温焙烧工艺制备了分散性好、平均粒径约为40nm的规则六角片状形貌的氧化镍电极材料.利用循环伏安和恒流充放电对氧化镍制备的电极的电容性能进行了研究,结果表明,NiO电极在KOH电解液中具有良好的超电容特性和循环寿命,在充放电电流为20mA时,NiO电极的比容量达到252F/g.