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。     

泡沫镍负载球状NiCo_2O_4电极的制备及超级电容性能研究

采用水热法在泡沫镍上生长了球状钴酸镍(NiCo_2O_4)电极材料,利用扫描电镜(SEM)观测了纳米球的表面形貌,利用X射线衍射(XRD)分析了纳米球的结构,通过循环伏安、恒流充放电测试了电极的超级电容性能。结果表明:球状NiCo_2O_4直径500~600nm,均匀生长在泡沫镍骨架上,球状之间存在空隙,可以增大与电解液的接触面积。在电流密度为1A/g,NiCo_2O_4/泡沫镍复合电极放电比电容为970F/g,循环1000次后比电容仍保持在844F/g,放电比容量保持率为82.5%,具有优异的超级电容性能。     

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。     

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。     

水热反应时间对Co_3O_4电化学性能的影响

以硝酸钴、尿素、氟化铵、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料,泡沫镍为基底,通过水热-热分解法在不同水热反应时间(10、12、14和16h)下制备了花瓣状组织与花状结构的Co_3O_4,通过X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)分析了Co_3O_4的组成及形貌,并测试了Co_3O_4的电化学性能。结果表明,不同水热时间下制得的Co_3O_4均表现出明显的赝电容特性,随着水热反应时间由10h延长至16h,Co_3O_4的比电容先升高后降低,且在14h达到最高值267.1F/g。     

MnO2/NiCo2O4复合材料的控制合成及其电化学性能研究

采用两步合成法制备了MnO_2/NiCo_2O_4核壳结构纳米棒,使用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和电化学工作站研究了其形貌特征和电化学性能。研究结果表明,在α-MnO_2纳米棒上生长了均匀的NiCo_2O_4纳米片,这种核壳结构纳米棒所制备的电极在充放电电流密度为0.5A/g时比电容达到了434F/g,明显比纯α-MnO_2的比电容(256F/g)高,循环测试2 000次后,比电容保留量为91.8%,表现出了优秀的电化学性能,具有广阔的应用前景。     

Co3O4纳米片阵列的制备方法及其在超级电容器中的应用研究进展

氧化钴(Co_3O_4)纳米片阵列具有比表面积大、环境友好以及成本低等优点,同时具备比电容高、循环稳定性好、电容量大等电化学性能,是应用前景广阔的超级电容器材料。综述了Co_3O_4纳米片阵列的制备方法及其在超级电容器中的研究进展,并对其未来发展进行了展望。     

二次水热法制备鸟巢状TiO2/Co3O4纳米结构及其锂电性能

以TiO_2粉末和NaOH为原料,在机械外力场作用下,采用水热法制备TiO_2纳米线。随后将得到的TiO_2纳米线与六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)和尿素(Urea)共同水热反应制备TiO_2/Co_3O_4纳米结构材料。分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电池充放电测试仪和电化学工作站等,对材料的相组成、微观形貌、锂电性能和阻抗性能进行测试。结果表明,TiO_2/Co_3O_4纳米复合材料为鸟巢状结构,其在33.5mA/g电流密度下恒电流充放电的首次放电容量为777mAh/g,充电容量为759mAh/g,100次循环后的可逆容量仍保持在663mAh/g,具有良好的循环稳定性和电化学特性。     

纳米Co3O4/ZnO复合材料的制备及其光催化性能的研究

以Co(NO_3)_2为原料,CO(NH_2)_2为沉淀剂,H_2O_2为氧化剂,通过水热-煅烧制备Co_3O_4和Co_3O_4/ZnO纳米颗粒。通过XRD、FT-IR、SEM对样品的结构和形貌进行了表征。结果表明,所制备出的Co_3O_4呈现多片层组成的不规则颗粒结构,Co_3O_4/ZnO的形貌为片层堆叠的球状结构。在紫外光照条件下降解甲基橙溶液研究了Co_3O_4与Co_3O_4/ZnO复合材料的光催化性,发现Co_3O_4/ZnO复合材料比Co_3O_4颗粒具有更好的光催化性能活性,其对甲基橙的降解率在72 h可达99%。     

煅烧法制备石墨烯包覆Mn_3O_4纳米复合粉体及其电化学性能研究

为了大量、方便地制备电化学性能优异的锂离子电池负极材料,利用一步煅烧法制备石墨烯包覆Mn_3O_4纳米复合粉体,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对复合粉体进行表征,并进行电化学性能检测。结果表明:石墨烯把Mn_3O_4颗粒很好地包覆在里面;石墨烯包覆Mn_3O_4纳米复合粉体具有优秀的电化学性能,含碳质量分数为13%的石墨烯包覆Mn_3O_4纳米复合粉体首次放电比容量达到859.7 m A·h/g,电流密度为1 600 m A/g时的放电比容量保持在380 m A·h/g,循环100次后放电比容量几乎保持不变。     

纳米纤维素/Fe3O4纳米球的原位合成及其电化学性能

利用实验室自制茶梗纳米纤维素原位合成纳米纤维素(CNC)/四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米球,并对其粒径大小、结晶性质、磁性性能和电化学性能进行分析表征。结果表明,通过原位合成法所制得CNC/Fe_3O_4纳米球,粒子间分散性良好,直径约为10～30 nm;CNC/Fe_3O_4纳米球具有磁化强度34.9 A·m~2/kg的磁特性;CNC/Fe_3O_4纳米球表现出良好的电化学性能,CNC/Fe_3O_4电极的比电容主要是Fe_3O_4产生的赝电容,在电流密度0.03 A/g时,比容量可达30.14 F/g,在0.04 A/g电流密度下,经过500次充放电后容量保持率为78.76%。CNC/Fe_3O_4电极中离子的扩散为Warburg机理。     

ZnFe_2O_4纳米粒子-石墨烯复合材料制备和超级电容器性能

为提高ZnFe_2O_4的电化学性能,采用一步溶剂热法合成ZnFe_2O_4纳米粒子-石墨烯复合材料,对其进行X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征和电化学性能分析。结果表明:该方法可防止二维层状结构石墨烯团聚,把ZnFe_2O_4颗粒粒径控制在纳米级且均匀地附着到石墨烯片层上;复合材料呈现二维层状结构,比表面积达到180 m~2/g,有效增加活性位点数量;当电流密度为1 A/g时,复合材料电极的比电容达到180.9 F/g,电化学性能优于纯ZnFe_2O_4电极。     

三维Fe_2O_3/BC-CNFs复合负极材料的电化学性能研究

通过水热法制备出纳米Fe_2O_3颗粒吸附于三维网状结构的碳纳米纤维(BC-CNFs)中,得到Fe_2O_3/BCCNFs。Fe_2O_3/BC-CNFs的电化学性能相对于聚集的Fe_2O_3纳米颗粒有很大的提高,表明在整个电极循环过程BCCNFs对与Fe_2O_3的机械稳定性和导电性以及防止纳米颗粒聚集起到关键性的作用,并且Fe_2O_3/BC-CNFs网状结构中存在大量的相互连接的多孔结构,有助于锂离子的快速分散和传递。以200mA/g的电流循环100次具有500mAh/g稳定的比容量,其较高的可逆容量和良好的倍率性能主要归因于三维网状多孔结构以及Fe_2O_3纳米颗粒在其内部纤维表面良好的分散性。     

固相法合成LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2正极材料及其电化学性能研究

以碳酸锂(Li_2CO_3)、三氧化二镍(Ni_2O_3)、三氧化二钴(Co_2O_3)及纳米级氧化铝(Al_2O_3)为原料,采用固相法合成LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2(NCA)三元正极材料,通过X射线衍射和扫描电镜对正极材料的物相结构、颗粒大小及形貌进行分析与表征。结果表明:在800℃下煅烧18h的正极材料具有最好的结晶度,粒径在200~400nm之间,粒度分布均匀,没有其他杂质存在。NCA三元正极材料的电化学性能测试表明:充放电过程中Li~+脱出/嵌入较为容易,循环性能和稳定性良好,首次充电容量为145.8mAh/g,放电容量为142.2mAh/g,电化学性能较好。     

Co_3O_4纳米片/碳微球复合物的制备及其超级电容器性能研究

利用简单的低温水热法和后续高温煅烧,将Co_3O_4纳米片成功的生长在碳微球表面。X-射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)测试表明,Co_3O_4纳米片自组装呈疏松状包覆于碳微球表面,纳米片之间相互交织形成三维多孔结构,丰富的孔道极有利于电解质离子在电极材料活性物质中的迁移和渗透。将其作为工作电极,表现出较高的电容性能,电流密度为1A/g时比电容达184F/g,当电流密度达5A/g时电容保持率为82.6%,电极材料具有良好的倍率特性。     

“一步法”合成NiCo_2S_4纳米阵列高性能能量存储器件电极的研究

通过简单的"一步低温原位合成"法成功制备出了以泡沫镍为基底的具有自支撑结构的分层三维网络的NiCo_2S_4纳米阵列,采用SEM、XRD对产物的微观结构进行表征,并对其进行电化学性能测试。结果表明,由于这种独特的分层网络结构,该NiCo_2S_4纳米阵列不仅能够为能量存储提供大量的电化学活性位点,而且拥有良好的电子传递性能,NiCo_2S_4@泡沫镍电极在20 m A/cm~2的电流密度下,面积比电容可达到10.15 F/cm~2,且当电流密度增大到100 m A/cm~2时,面积电容仍然为7.29 F/cm~2,显示出优异的电容保持率;当NiCo_2S_4负载量是14.8 mg时,电流密度为20 m A/cm~2,充放电5 000次,电容保持率是72.5%,显示出NiCo_2S_4@泡沫镍电极良好的循环稳定性。     

NiCoTe2电极材料制备及其电化学性能研究

采用二次水热合成方法,以硝酸钴、硝酸镍、氟化铵,尿素为原材料,二氧化碲为碲源,泡沫镍为基底制备NiCoTe₂电极材料。利用XRD、SEM分别对材料结构和形貌进行了表征,并使用循环伏安测试、恒流充放电测试和交流阻抗测试进行了材料的电化学性能研究。结果表明,随着水热温度的增加,电极材料的纳米针/棒状形貌直径变大,并且有纳米颗粒附着表面,增加了电极材料与电解液接触的表面积和活性位点的暴露;当水热温度为140℃时制备的材料电化学性能最佳,电极材料内阻为0.63Ω,当电流密度为1 A/g时,质量比电容可达到781.5 F/g。     

聚吡咯纳米管/碳纳米管复合材料在氧化还原电解液中的电化学性能

用模板法制备聚吡咯纳米管(PPyNTs),然后采用乙醇混合法将其和多壁碳纳米管(MWCNTs)制备了复合电极材料(PM)。比较不同材料在传统H_2SO_4电解液和添加了具有氧化还原活性物质胭脂红(AR18)的电解液中的电化学性能。三电极测试结果表明,在H_2SO_4电解液中PPy纳米颗粒的比电容为220 F/g,在氧化还原电解液中,PPyNTs的比电容为579.2 F/g,高于PPy纳米颗粒(445 F/g),而PM复合材料的最高比电容可达674.2 F/g,既高于单一PPyNTs又高于MWCNTs的(405.8 F/g)。利用性能优化的PM-3复合材料组装对称电容器,当电流密度为0.5 A/g时,功率密度为300 W/kg,能量密度达15.7 Wh/kg,且经过5000次循环,电容保持率为90%。说明AR18和H_2SO_4构建的氧化还原电解液能够提供额外的氧化还原反应,使具有双电层电容和赝电容的复合材料具有更加优良的电化学性能。     

原位氧化法制备Zn-Ni氢氧化物纳米片及其电荷存储特性研究

通过简单、低成本的化学浴沉积法在泡沫镍上原位生成了Zn-Ni 氢氧化物(Zn-Ni double hydroxides)纳米片。SEM观察结果表明, Zn-Ni 氢氧化物纳米片均匀附着在泡沫镍表面, 形成均一的多孔纳米片阵列层。此外, 还有大量的Zn-Ni 氢氧化物纳米片聚集成多孔团聚体, 分布于泡沫镍骨架的空隙处, 从而获得较高的活性物质负载量(4.27 mg/cm²)。CV、CP和电化学阻抗测试表明, Zn-Ni 氢氧化物纳米片在2 mol/L KOH电解液中充放电电流密度1 A/g时, 比电容为746.2 F/g(面积电容为3.18 F/cm²); 3000次充放电循环后, 仍保持70.9%的初始比电容。     

一步法制备Fe_2O_3/碳纳米管复合材料及其电化学性能研究

采用水热法一步制备了氧化铁(Fe_2O_3)/碳纳米管复合材料,并对制得的Fe_2O_3/碳纳米管复合材料的形貌、结构进行了表征。对Fe_2O_3/碳纳米管复合材料的循环伏安特性和电化学性能进行了研究。七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)用量为200mg制得的Fe_2O_3/碳纳米管复合材料,在放电电流密度为0.5A/g条件下,Fe_2O_3/碳纳米管复合材料的比电容高达618F/g,在500次循环之后电容保持率可达56.8%。