硫源对双壳层NiCo2S4超级电容性能影响

通过自模板法,选用硫代乙酰胺（TAA）、硫脲（TU）分别作硫源制备双壳层NiCo₂S₄纳米材料。其中以TAA为硫源制备的NiCo₂S₄表现出高的比电容（2064F/g,当电流密度为0.5A/g时）,优异的倍率性能（1291F/g,当电流密度为20A/g时）和较好循环稳定性。由动力学机制分析可知,NiCo₂S₄-TAA表面控制电容和扩散控制电容较NiCo₂S₄-TU均有提升。通过实验分析可知,TAA作为硫源合成的NiCo₂S₄是由较小的次级颗粒聚集而成,这有利于电化学过程中电解质离子的扩散。由于较好的导电性能和离子扩散速率,NiCo₂S₄-TAA表现出优异的电化学性能。上述结果表明,在本实验条件下,TAA是制备NiCo₂S₄电容器电极材料的最佳硫源。     

谷胱甘肽辅助水热合成NiCo2S4电极材料及其电化学性能

超级电容器作为一种新型储能器件，凭借其高功率密度和超长的使用寿命等优点，已被实际应用于多个领域。在超级电容器组成部件中，电极材料对器件性能优劣起着关键作用，因此制备电化学性能优异的电极材料具有重要意义。采用乙酸镍、乙酸钴为原料，还原型谷胱甘肽(GSH)为形貌控制剂和硫源，通过水热法制备Ni Co₂S₄电极材料，并研究了水热反应时间对Ni Co₂S₄微观结构、形貌、电化学性能的影响。结果表明：在GSH作用下制备的Ni Co₂S₄材料呈现“蛋黄–蛋壳”结构；当电流密度为0.5 A/g时，比电容为1 552.7 F/g；在电流密度为10 A/g条件下可以保持61.3%的比电容；经过2 000次循环后，Ni Co₂S₄电极材料的比电容保持率可以维持在79.3%。分别以Ni Co₂S₄与活性炭为正负极组装一个混合型超级电容器，在功率密度为800 W/kg时可以提供33.9 W·h...     

CuGeO3/泡沫镍负极材料的制备及其电化学性能

采用原位生长法,在泡沫镍（nickel foam,NF）基底上制备具有三维互连结构的CuGeO₃纳米片,直接将CuGeO₃/NF电极材料用作锂离子电池电极,省去了涂覆法制备粉末电极所需的高分子黏结剂。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜和透射电镜分析了电极材料的结构和形貌,测试了CuGeO₃/NF和CuGeO₃两种负极材料的电化学性能。结果表明,与传统涂覆法制备的CuGeO₃粉末电极相比,CuGeO₃/NF无黏结剂型电极具有更好的循环性能和倍率性能。在0.2A/g电流密度下500次循环后,可逆比容量为972mA·h/g,容量保持率94.1%;在电流密度为1A/g时,可逆比容量为578mA·h/g,电流密度恢复至0.1A/g时,可逆比容量升高至936mA·h/g。CuGeO₃/NF电极材料良好的电化学性能归因于泡沫镍的三维导电网络结构。此外,泡沫镍负载CuGeO₃纳米片加快了嵌锂/脱锂过程中电子和离子的传输,缓解了活性物质的体积膨胀。     

高比容量酚醛树脂基介孔炭@NiCo2S4制备及电容性能

以甲醛和间苯二酚为碳前驱体,以尿素为氮源,制备出一种酚醛树脂基氮掺杂介孔炭微球(NMC)。然后在其上通过水热法合成NMC@NiCo₂S₄复合材料。采用元素分析、傅里叶变换红外光谱、N₂吸附、X射线衍射及扫描电子显微镜对NMC@NiCo₂S₄的结构进行了研究。将其作为活性物质组装成三电极进行了电化学性能测试。结果显示,当电流密度为1 A/g时,该复合材料比电容高达1010.17 F/g。在1000次充放电循环后,电容保持率为113.28%。所得NMC@NiCo₂S₄可作为高性能超级电容器电极材料。     

CoNiO_(2)/Ti_(3)C_(2)Tx复合材料的制备及其电化学性能EI北大核心CSCD

采用共沉淀方法并结合热处理技术制备了CoNi O_(2)/Ti_(3)C_(2)Tx复合材料。使用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、氮气吸脱附测试、循环伏安法、恒流充放电法和电化学阻抗测试对所制备样品进行表征。结果表明:CoNiO_(2)/Ti_(3)C_(2)Tx质量比为30:1的复合材料具有最佳的电化学性能,在1 A/g的电流密度下具有389 F/g的比电容,约为Ti_(3)C_(2)Tx比电容的6倍;当电流密度为20 A/g时,其比电容为309 F/g;在电流密度为10 A/g时,经过1500次充放电循环后,电容保持率为82%。     

SAS对镍铝水滑石材料超级电容性能的影响

减小电极活性物质晶粒和颗粒尺寸对提高电化学性能具有重要作用.采用共沉淀法通过控制十二烷基磺酸钠(SAS)的添加量合成镍铝水滑石(NiAl-LDHs)电极材料,通过X射线衍射仪、扫描电镜表征电极材料的晶粒尺寸和颗粒尺寸形态,通过电化学工作站测试电化学性能,研究发现:随着SAS添加量增大,镍铝水滑石晶粒尺寸逐渐减小,SAS添加8 mmol时最小,达到2.2 nm;颗粒随着SAS增加更为疏松,尺寸逐渐减小,团聚趋势减小.比电容随着SAS加入量增大逐渐增大.添加SAS 8 mmol的样品在电流密度1 A/g时具有最大比电容953 F/g,在5 A/g电流密度下循环1000圈后比电容仍保持初始值的45.8％,表现出较好的电化学性能.     

一步水热法制备电解水析氧反应Ni3S2@Mo2S3高效催化剂

采用一步水热法,由泡沫钼镍合金同时提供钼源和镍源在泡沫钼镍合金表面原位制备了Ni₃S₂@Mo₂S₃,并将其直接作为自支撑电极用于催化碱性介质中的电解水析氧反应（OER）。利用多种表征测试技术研究了样品的形貌、组成、OER电催化性能,结果显示：Ni₃S₂@Mo₂S₃呈纳米板形貌,由六方Ni₃S₂和单斜Mo₂S₃按5∶1的比例复合而成;在1 mol·L^-1 KOH 溶液中,Ni₃S₂@Mo₂S₃催化剂仅需要170 mV过电位就可达到10 mA·cm^-2电流密度（欧姆补偿后）,且在50 h的稳定性测试期间性能基本无衰减,优于贵金属催化剂IrO₂以及文献报道的Ni-Mo基复合催化剂。Ni₃S₂@Mo₂S₃具有优异电催化性能的原因可归于不同过渡金属化合物的协同作用、原位生长自支撑、电化学活性面积大以及液下疏气性等因素。     

草酸钴镍纳米花的合成及其电极材料类型的判断

判断电极材料的类型是研究能源存储和转换的基础。通过简单易控的室温沉积法制备花状草酸钴镍纳米材料，利用SEM、XRD对其微观形貌和结构进行探究，并在碱性电解液中进行电化学测试，判断电极材料的类型。结果表明，草酸钴镍电极材料符合电池型的特征。而作为对比的活性炭电极具有电容型电极的特征。在1 A·g^-1电流密度下，草酸钴镍电极的比容量为90.1 mAh·g^-1。当电流密度升高至10 A·g^-1时，比容量仍然能够保持77.2%;在1 A·g^-1时，活性炭电极的比电容是84.8 F·g^-1,当电流密度增至10倍时，比电容衰减至68.8 F·g^-1(比电容保持率81.1%)。     

WO_3/FeOOH的制备与电化学性能研究

采用水热法制备一维WO_3微米棒,并以其为模板利用Fe~(3+)水解成功制备出具有三维结构的WO_3/FeOOH复合材料。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、电化学测试等手段对材料的结构、组成以及电化学性能进行了表征。结果表明,WO_3/FeOOH复合材料作为超级电容器材料具有优异的电化学性能。电流密度为0. 5 A/g时,比容量高达296. 7 F/g;电流密度为10 A/g时,比容量为171. 7 F/g。并且在电流密度为10 A/g时循环1 000次后,其比容量保持率为92. 3%。     

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。     

基于氧化铁/生物质碳复合材料的高性能超级电容器研究

为改善碳材料比电容低的问题以及氧化铁（Fe₂O₃）导电性和循环稳定性差的问题,采用氧化铁修饰生物质衍生碳（ATC）表面制备氧化铁/生物质碳（Fe₂O₃/ATC）复合材料,通过氧化铁和生物质衍生碳的协同效应使复合材料获得更高的比电容和更好的稳定性。利用扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼（Raman）光谱等技术手段对样品进行了表征。结果表明,制备的复合材料存在一定的孔隙结构,氧化铁纳米粒子被锚定在碳表面。当氧化铁和生物质衍生碳的质量比为1:1时,制备的复合材料具有最优的电化学性能,在3.0 mol/L氢氧化钾溶液中显示出430.8 F/g（电流密度约为1.0 A/g）的高比电容,电流密度增大20倍时电容保持率大于60%。将其作为负极构建的不对称超级电容器具有较高的电压窗口（0~1.6 V）,并且实现了39.1 W·h/kg的高能量密度;同时表现出优异的循环稳定性,在电流密度为10 A/g下循环5 000次后拥有111%的电容保持率。     

Li3PO4掺杂的Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2锂离子电池正极材料的流变相法合成及电化学性能表征

采用氢氧化物共沉淀法制备了锂离子电池正极材料前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)(OH)₂,并用流变相反应法合成了Li₃PO₄掺杂的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂锂离子电池正极材料。运用X射线粉末衍射和恒电流充放电对产物进行了结构和电化学性能的表征,结果表明Li₃PO₄掺杂的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂具有标准的层状α-NaFeO₂结构,样品为1 μm左右的片状一次颗粒聚集而成的类球形二次颗粒。掺杂1%(质量分数)Li₃PO₄的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂锂离子电池在0.1C的倍率下首次放电比容量达到188.6 mA·h·g^-1(2.2～4.6 V vs Li⁺/Li),30次循环后容量保持率为 92.9%。循环伏安、交流阻抗测试表明Li₃PO₄的掺杂可减少充放电过程中电解液和电极之间的电荷传递电阻和锂离子扩散电阻,减小极化作用,从而提升了Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂材料的电化学性能。     

氧化镍/碳纳米管构筑准固态不对称超级电容器及电化学性能

以Ni(NO₃)₂为原料、NaOH为沉淀剂和羟基化碳纳米管（CNT）为基质首先制备了Ni(OH)₂/CNT复合材料, 然后将其于一定温度下煅烧,使其转变为NiO/CNT复合材料。用X射线粉末衍射仪（XRD）、场发射电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）表征了样品的晶相与形貌,结果表明NiO纳米粒子紧密锚附在碳纳米管表面。复合材料可能的形成机理被提出。采用循环伏安法（CV）、单电极充放电和电化学阻抗研究了反应条件对其电化学性能的影响,确定最佳制备条件。将复合材料正极、活性炭负极和PVA-KOH电解质膜组装成准固态不对称超级电容器,电化学性能测试结果表明,在充放电电流密度11.2mA/cm²下,其比电容达到868.0F/g并保持稳定循环3700圈。7500次循环后,其比电容值仍有564.2F/g,显示出高的比电容和长的循环稳定性。     

Oxygen-deficient MoOx/Ni3S2 heterostructure grown on nickel foam as efficient and durable self-supported electrocatalysts for hydrogen evolution reaction

High-performance and ultra-durable electrocatalysts are vital for hydrogen evolution reaction (HER) during water splitting. Herein, by one-pot solvothermal method, MoO_x/Ni₃S₂ spheres comprising Ni₃S₂ nanoparticles inside and oxygen-deficient amorphous MoO_x outside in situ grow on Ni foam (NF), to assembly the heterostructure composites of MoO_x/Ni₃S₂/NF. By adjusting volume ratio of the solvents of ethanol to water, the optimized MoO_x/Ni₃S₂/NF-11 exhibits the best HER performance, requiring an extremely low overpotential of 76 mV to achieve the current density of 10 mA∙cm^‒2 (η₁₀ = 76 mV) and an ultra-small Tafel slope of 46 mV∙dec^‒1 in 0.5 mol∙L^‒1 H₂SO₄. More importantly, the catalyst shows prominent high catalytic stability for HER (> 100 h). The acid-resistant MoO_x wraps the inside Ni₃S₂/NF to ensure the high stability of the catalyst under acidic conditions. Density functional theory calculations confirm that the existing oxygen vacancy and MoO_x/Ni₃S₂ heterostructure are both beneficial to the reduced Gibbs free energy of hydrogen adsorption (|∆G_H*|) over Mo sites, which act as main active sites. The heterostructure effectively decreases the formation energy of O vacancy, leading to surface reconstruction of the catalyst, further improving HER performance. The MoO_x/Ni₃S₂/NF is promising to serve as a highly effective and durable electrocatalyst toward HER.     

基于聚苯胺改性构建三维MXene复合材料及其电容性能

通过直接电化学法,本文利用MXene表面官能团的诱导能力,在外加电场的作用下,将苯胺单体与MXene共同修饰在不锈钢电极表面,成功制得具有三维结构的MXene/聚苯胺复合电极材料。采用SEM、XRD、XPS、FTIR和Raman光谱对复合电极材料的表面形貌、物相结构和组成进行了表征,并在1mol/L H₂SO₄中详细研究了该电极材料的电容性能。结果表明,得益于MXene的掺杂,MXene/聚苯胺复合电极表现出较好的电子传导能力和优异的电容性能,在10mV/s的扫描速率下电容可达417F/g,当扫描速率增至200mV/s时,其电容保持率为52%,比纯PANI电极高31%。该复合电极材料具有良好的循环稳定性,在1.0A/g的电流密度下循环2000次后电容保持率可维持在83.4%。此项研究工作可为三维MXene复合材料的构建提供设计思路。     

High-performance supercapacitors based on Ni2P@CNT nanocomposites prepared using an ultrafast microwave approach

We present a one-step route for the preparation of nickel phosphide/carbon nanotube (Ni₂P@CNT) nanocomposites for supercapacitor applications using a facile, ultrafast (90 s) microwave-based approach. Ni₂P nanoparticles could grow uniformly on the surface of CNTs under the optimized reaction conditions, namely, a feeding ratio of 30:50:25 for CNT, Ni(NO₃)₂·6H₂O, and red phosphorus and a microwave power of 1000 W for 90 s. Our study demonstrated that the single-step microwave synthesis process for creating metal phosphide nanoparticles was faster and simpler than all the other existing methods. Electrochemical results showed that the specific capacitance of the optimal Ni₂P@CNT-nanocomposite electrode displayed a high specific capacitance of 854 F·g⁻¹ at 1 A·g⁻¹ and a superior capacitance retention of 84% after 5000 cycles at 10 A·g⁻¹. Finally, an asymmetric supercapacitor was assembled using the nanocomposite with activated carbon as one electrode (Ni₂P@CNT//AC), which showed a remarkable energy density of 33.5 W·h·kg⁻¹ and a power density of 387.5 W·kg⁻¹. This work will pave the way for the microwave synthesis of other transition metal phosphide materials for use in energy storage systems.     

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。