CoO/三维玫瑰花碳骨架复合材料的制备及其电化学性能研究

本文以玫瑰花瓣为碳源,通过高温煅烧,获得三维多孔碳骨架材料。以水热法制备了CoO/三维玫瑰花碳骨架复合材料。材料的形貌和结构通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FT-IR)来表征。采用循环伏安、恒流充放电来测试材料的电化学性能。实验结果显示,制备的复合材料具有分层、内部相通的孔结构;电化学测试表明复合材料有优异的电化学性能,当电流密度为20 m A/g时,比容量为328 F/g。     

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。     

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。     

改进固相法合成LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2正极材料及性能研究

采用固相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/透射电镜(TEM)分析材料的结构和形貌特征,用LAND电池测试系统测试材料的电化学性能(充放电容量和循环性能等)。以LiOH.H2O,H2C2O4.2H2O,Ni(AC)2.4H2O,Co(AC)2.4H2O和Mn(AC)2.4H2O为原料,采用固相法在不同煅烧温度和煅烧时间下制备的层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整。电化学性能测试结果表明,在850℃下保温15 h合成的正极材料电化学性能最优,在电流密度为120 mA/g、充放电电压在2.75~4.5 V时,经30次循环后放电比容量为163.5 mA.h/g,容量保持率为94%;50次循环后为157.2 mA.h/g,容量保持率为90.8%。     

热解Ni/Co-ZIF-8制备碳纳米管桥连多孔碳及其在超级电容器中的应用

金属-有机骨架(MOFs)衍生碳材料具有丰富的孔道结构和超高的比表面积,在超级电容器等储能领域展现出巨大潜力。以环保型ZnO纳米球为模板,通过水热法制备核壳结构ZnO@Ni/Co-ZIF-8前体。将其在四种温度(700、800、900、950℃)下热解,获得不同形貌的Ni、Co及N掺杂的MOFs衍生碳材料Ni/Co-CN,并探究了煅烧温度对其储能性能的影响。结果表明,随着煅烧温度升高,Ni/Co-CN逐渐由多孔碳变为碳纳米管桥连多孔碳结构。当热解温度为900℃时,Ni/Co-CN-900的比电容最大。在1 mol/L的KOH电解液中对其进行循环伏安测试,曲线对称性良好,表明其具有优异的电化学可逆性。通过计算该过程电荷存储的电容贡献和扩散贡献占比可知,Ni/Co-CN的储能主要来自多孔碳的双电层吸附,少量来自N掺杂导致的法拉第反应。在0.5 A/g的电流密度下,Ni/Co-CN-900的比电容高达273.5 F/g。在10.0 A/g的电流密度下进行5000次恒流充放电后,其比电容保持率高达93.8%,展现出良好的电化学性能。     

改进固相法合成LiNixCoyMn1-x-yO2正极材料及性能研究

采用同相法制备正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)/透射电镜(TEM)分析材料的结构和形貌特征,用LAND电池测试系统测试材料的电化学性能(充放电容量和循环性能等).以LiOH·H2O,H2C2O4·2H2O,Ni(AC)2·4H2O,Co(AC)2·4H2O和Mn(AC)2·4H2O为原料,采用固相法在不同煅烧温度和煅烧时间下制备的层状正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有典型的α-NaFeO2型层状结构特征,晶型结构完整.电化学性能测试结果表明,在850℃下保温15 h合成的正极材料电化学性能最优,在电流密度为120 mA/g、充放电电压在2.75～4.5 V时,经30次循环后放电比容量为163.5 mA·h/g,容量保持率为94%;50次循环后为157.2 mA·h/g,容量保持率为90.8%.     

热解Ni/Co-ZIF-8制备碳纳米管桥连多孔碳及其在超级电容器中的应用

金属-有机骨架(MOFs)衍生碳材料具有丰富的孔道结构和超高的比表面积,在超级电容器等储能领域展现出巨大潜力。以环保型ZnO纳米球为模板,通过水热法制备核壳结构ZnO@Ni/Co-ZIF-8前体。将其在四种温度(700、800、900、950℃)下热解,获得不同形貌的Ni、Co及N掺杂的MOFs衍生碳材料Ni/Co-CN,并探究了煅烧温度对其储能性能的影响。结果表明,随着煅烧温度升高,Ni/Co-CN逐渐由多孔碳变为碳纳米管桥连多孔碳结构。当热解温度为900℃时,Ni/Co-CN-900的比电容最大。在1 mol/L的KOH电解液中对其进行循环伏安测试,曲线对称性良好,表明其具有优异的电化学可逆性。通过计算该过程电荷存储的电容贡献和扩散贡献占比可知,Ni/Co-CN的储能主要来自多孔碳的双电层吸附,少量来自N掺杂导致的法拉第反应。在0.5 A/g的电流密度下,Ni/Co-CN-900的比电容高达273.5 F/g。在10.0 A/g的电流密度下进行5000次恒流充放电后,其比电容保持率高达93.8%,展现出良好的电化学性能。     

TiO2/SiO2/NiFe2O4磁性纳米材料的制备、表征及光催化性能

采用均匀沉淀法在表面包覆了SiO2的磁基体NiFe2O4上负载TiO2,从而制备出一种新型磁性纳米光催化材料TiO_2/SiO_2/NiFe_2O_4,并通过改变pH值、水浴时间、水浴温度、煅烧温度及Ti/Ni摩尔比n(Ti):n(Ni)等得到材料的最佳制备条件。用XRD、TEM分析了复合材料的形态结构及包覆情况,结果显示TiO2均匀地包覆在SiO2/NiFe2O4表面,复合材料粒径范围为50～70nm;UV-vis吸收曲线表明,复合材料对光的吸收带出现红移。VSM测试表明复合材料具有良好的磁性,易于通过磁场进行回收。以甲基橙的水溶液为模拟污染物,评价了复合材料的光催化性能,该材料对甲基橙的脱色率达98.6%。     

氧化锌/辉沸石复合光催化材料的制备及其性能

以七水硫酸锌为前驱体,天然辉沸石为载体,以直接沉积法制备了纳米氧化锌/辉沸石复合材料。结合XRD、BET和SEM等表征手段对样品的物相组成、孔结构特性及微观形貌做了检测分析,并且探究了不同氧化锌负载量及煅烧温度对纳米氧化锌/辉沸石复合材料降解亚甲基蓝性能的影响规律。结果表明：复合材料实现了六方铅锌矿相氧化锌与辉沸石的紧密复合与有效分散,且该复合结构能够有效抑制光生载流子的复合,改善材料的吸附性能,进而提高材料的光催化效率;当复合材料中氧化锌负载量为30%（氧化锌与沸石的质量比）、煅烧温度为300 ℃时,材料对亚甲基蓝的光催化性能最优。     

NiO@Ni/TNTs纳米复合材料的制备及其对 葡萄糖电催化性能的研究

采用阳极氧化法在Ti片基底制备Ti O_2纳米管阵列,再以脉冲电化学沉积法对纳米管阵列进行功能化修饰Ni O颗粒,得到Ni O@Ni/TNTs纳米复合材料。利用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究该复合材料的形貌和晶体结构。Ni O@Ni/TNTs纳米复合材料对葡萄糖进行测试,循环伏安结果表明,氧化峰电位在+0. 58 V左右,证明其对葡萄糖具有较好的电催化性能。同时,抗干扰性、稳定性和重现性实验也表明该材料对葡萄糖的测试具有很好的选择性、稳定性和重现性,是一种较为理想的无酶型葡萄糖电化学传感器。     

溶胶-凝胶法合成LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2及其性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了层状正极材料LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2,XRD、SEM、EDS和电化学性能测试表明,850℃为最佳煅烧温度,在此温度下合成的材料具有ɑ-NaFeO2层状结构,结晶度最好,Ni、Co、Mn分布均匀。充放电测试在2.0～4.6 V,0.2 C的电流下,材料首次放电比容量为185.6 mAh/g,库伦效率为93.2%;经40次循环后,容量保持率为92.5%,且该材料具有优良的倍率性能。     

纳米分子筛/氧化铝复合材料的制备与表征

本文采用溶胶-凝胶法由自制的纳米分子筛和氧化铝制备纳米分子筛/Al2O3复合材料,做了制备纳米分子筛/Al2O3复合材料条件实验(如Al2O3凝胶浓度、煅烧温度、纳米分子筛和Al2O3配比等)。纳米分子筛/Al2O3复合材料进行了傅利叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)结构表征。测试了纳米分子筛/Al2O3复合材料的吸水率和吸油性,得出最佳吸水性和吸油性的制备条件。     

球磨法制备Ni/ZIF-8复合材料及储氢性能

采用球磨法制备了Ni~(2+)/ZIF-8,通过液相还原法还原Ni~(2+)制备出Ni/ZIF-8复合材料。通过XRD、SEM、BET、电化学工作站对所得ZIF-8、Ni/ZIF-8的结构、形貌、比表面积及储氢性能进行探究。结果表明,该法制备的Ni/ZIF-8复合材料结晶度较好、晶体结构较完整,负载量为0.6 mol/L的复合材料储氢性能最佳,氢扩散系数为-0.98×10~(-7) cm/s,比负载前提高了32%。     

正极材料LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2的制备与电化学性能

采用固相法和沉淀法合成了锂离子电池正极材料LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2探讨了合成温度、不同合成方法对材料的电化学性能的影响。利用充放电测试、循环伏安测试方法对合成的LiCo1／3Ni1／3Mn1／3O2进行了表征。结果表明,固相法900℃煅烧合成的材料电化学性能较好,沉淀法合成的材料电化学性能最好,以10．0mA／g的电流充放电,首次放电比容量为576．0C／g,循环50次后放电比容量仍保持501．5C／g。以100．0mA／g的大电流放电,放电比容量达到430．2C／g。     

热解含油污泥制备活性炭负载纳米氧化铝

研究以铝渣和含油污泥两种固体工业废料,经过焚烧,酸洗,调p H,干燥,煅烧等工艺手段制备出活性炭负载纳米氧化铝,该种材料是一种多孔径、高比表面积、高吸附性能的复合材料,由于其优良的吸附性能显示出了较为广阔的应用前景,并实现了含油污泥的无害化处理。用单因素实验来确定不同工艺参数对吸附材料吸附性能的影响,并采取XRD、SEM和氮气吸附分析法对复合材料的比表面积,孔径,孔体积等进行了分析。实验表明:制备活性炭负载纳米氧化铝的最佳工艺路线为:含油污泥与铝渣与氢氧化钠的原料比为1:1:2,煅烧时间为120 min,煅烧温度为800℃,并制备出了比表面积为291.804 m~2/g,平均孔径大小为6.098 nm,孔容为0.326 cm~3/g的复合材料样品。     

NiCo2O4/中空碳球复合电极材料的制备及其电化学性能

以吡咯单体为原材料,采用快速高效的Pickering乳液聚合的方法制备了空心结构的聚吡咯球,碳化后形成了中空碳球,并以此为基体,以硝酸钴、硝酸镍为原料,通过水热-煅烧法得到NiCo2O4/中空碳球复合电极材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对该复合材料的形貌进行了表征。在三电极系统中,循环伏安测试和恒电流充放电测试表明,该复合材料具有良好的电化学性能。在1 A/g的电流密度下,其比电容可达到703.7 F/g。     

氢氧化镍/活性碳纤维复合电极材料制备及性能研究

采用六水合硝酸镍为镍源,通过一步水热法制备了Ni(OH)_2/活性碳纤维(ACF)复合材料,并对材料的结构和电化学性能进行研究。结果表明:Ni(OH)_2主要以纳米片结构生长在ACF表面,当金属离子Ni~(2+)浓度为10 mmol/L时,纳米片在ACF表面形貌规整、分散均匀,厚度约为20 nm,且纳米片之间具有丰富的孔隙结构;复合材料其相对ACF(1043 m~2/g)具有更高的比表面积,达到了1352 m~2/g;电化学性能测试表明:复合材料在电流密度0.5 A/g时的比电容高达905 F/g,在电流密度5 A/g时的比电容仍有630 F/g,通过循环充放电1000次,其比电容保持率仍有85.7%,表明复合材料具有较好的倍率性和循环稳定性。     

TiO2/α-Fe2O3复合光催化剂的制备及表征

用溶胶-凝胶法在α-FeOOH上负载TiO2,经过煅烧制备了TiO2/α-Fe2O3光催化剂.用Brunauer-Emmett-Teller(BET)法测试氮吸附比表面积.用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、Fourier转换红外光谱等研究了不同煅烧温度制备的光催化剂物相组成和形貌特征.研究了不同煅烧温度制备的光催化剂对活性艳蓝X-BR染料的吸附和光催化性能.结果表明:与未负载TiO2的α-FeOOH相比,经过复合、350℃煅烧制备的TiO2/α-Fe2O3复合材料的比表面积有了显著增加,从35.4m2/g增加到167.7m2/g,但是,当温度高于450℃时,其比表面积又有所下降.随着煅烧温度的增加,其负载的TiO2晶型由锐钛矿转变为金红石型,粒径也逐渐增大.在煅烧温度为350℃时,TiO2/α-Fe2O3催化剂吸附和光催化性能最好,脱色率可达到85.19%.     

非晶态Ni(OH)2电极材料的制备工艺

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备非晶态Ni(OH)2. 通过单因素及正交实验研究反应体系的pH值、反应温度和时间等因素对制备的非晶态Ni(OH)2电化学性能的影响. 结果表明,主要影响因素为pH值,其次为反应温度和时间. 采用TX-100/正丁醇/环己烷/水体系,控制TX-100与正丁醇的体积比为1:15,W值(水与表面活性剂质量比)为15.1,pH为12,反应时间2 h,反应温度55℃的条件下进行反应,放入0~5℃的超低温恒温槽中快速冷冻沉淀,合成出Ni(OH)2非晶相粉体电极活性材料,该材料的放电比容量达333.22 mA×h/g,具有较高的电化学容量. 初步探讨了微乳液快速冷冻沉淀法制备非晶态Ni(OH)2粉体的作用机理.     

稀土Nd~(3+)与Cu~(2+)掺杂非晶态纳米Ni(OH)_2材料的电化学性能

晶态氢氧化镍[Ni(OH)2]在碱性电解液中易发生相变,影响其电化学性能。文中采用微乳液快速冷冻共沉淀法制备Nd3+和Cu2+复合掺杂非晶态纳米Ni(OH)2粉体材料,并对其结构形貌及物理特性进行表征分析。结果表明,制备出的非晶态Ni(OH)2样品材料,微结构含有较多结晶水,物相近似球形,粒径大小在20—30nm。对样品电极材料的电化学性能测试发现,掺杂Nd3+和Cu2+的摩尔比为2∶1时,所制备的样品材料合成镍电极,并组装成MH-Ni模拟电池,在恒电流80mA/g下充电6h,40mA/g放电,终止电压为1.0V的充放电条件下,放电比容量高达348.0mA.h/g,放电中值电压为1.2723V,同时样品电极材料的氧化还原可逆性较好,电极过程的电化学阻抗较小。电化学性能优于目前MH-Ni生产应用的晶态β-Ni(OH)2电极材料。