用于超级电容器的纳米氧化镍/石墨薄片/银复合电极材料的超声法合成及性能

通过简单超声法制备了球状NiO纳米颗粒、NiO/石墨薄片(NiO/GNS)和NiO/GNS/Ag纳米复合材料。在NiO/GNS和NiO/GNS/Ag复合材料中,GNS作为NiO和Ag纳米颗粒分散的模板,不仅有效避免了NiO和Ag纳米颗粒的团聚,还改善了复合材料的电化学性能。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。NiO/GNS/Ag复合材料(GNS质量分数为0.5%,Ag质量分数为3%)电极表现出优异的电化学性能。在1A/g时,其初始比电容为501.66F/g,2000次循环后其比电容衰减为440.45F/g。这表明所制备的复合材料是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

纳米片状NiO的合成及电容性质

采用沉淀法在500℃下草酸溶液中合成了NiO纳米片。以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、循环伏安曲线和充放电曲线等表征了所得NiO的形态、晶体结构和电化学性质。结果表明,所得到的NiO纳米片长度为100～150nm,宽度为30～50nm。NiO的纯度高,晶体结构为六方相。并且纳米片的形态和晶格常数随合成温度的改变而变化。由于纳米片形貌大大增加了表面氧化镍的比率,所得NiO纳米片具有较好的电容性质,循环伏安曲线包含两对较强的氧化还原峰,比电容量为157.89F/g。     

NiO/AC非对称电容器电极材料的制备及性能研究

以硫酸镍为原料、氨水为沉淀剂, 采用化学沉积法成功制备出氧化镍纳米颗粒, 分别采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TGA)、物理吸附仪等测试手段对纳米氧化镍的物相、形貌和结构进行分析和表征。结果表明, 所制得的纳米氧化镍为球形多孔颗粒, 直径大约为200 nm。其中在300℃下热处理得到的氧化镍比表面积最大, 为132 m²/g, 平均孔径为7.3 nm。将其作为正极, 活性炭作为负极, 组装成非对称电容器, 结果表明非对称电容器具有良好的电容性能和循环稳定性, 在25 mA/g电流密度下, 比电容达到1039 F/g, 充放电效率高达98%以上。     

NiO/In2O3纳米复合材料的制备及气敏性能研究

采用水热法结合水浴法制备出了NiO/In2O3纳米复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等对其微观形貌和晶相进行表征分析。表征结果表明,制备所得In2O3纳米微球直径为200~300 nm,其表面均匀包覆厚度约为20 nm的NiO纳米片。气敏测试结果表明,基于NiO/In2O3异质结纳米复合材料的气体传感器对甲醛的最佳工作温度为220℃;在最佳工作温度下,对浓度为1×10^-5的甲醛气体响应可达到20,响应/恢复时间分别为4 s/16 s,且具有较好的重复性和选择性。最后,对分级结构及p-n异质结对其气敏机理进行了探讨。     

纳米片阵列NiO锂离子电池负极材料赝电容性能研究

采用水热法和化学浴沉积法，在碳布(CC)表面构建NiO纳米片阵列(CC/NiO)。两种方法制备的NiO均为片状立方晶型的NiO,水热法制备的NiO结晶性优于化学浴法制备的NiO。将两种方法制备的CC/NiO作为锂离子电池负极材料，测试其电化学性能。发现在2 mA/cm²的电流下经过500圈的循环后，水热法制备的CC/NiO负极材料的容量高出水浴法制备的CC/NiO负极材料近22%,表现出了优异的电化学性能。其原因主要在于水热法制备的CC/NiO纳米片生长平直并且结晶性好，使得其赝电容带来的超理论容量增加，在1.0 mV/s的扫速下赝电容占总容量的贡献为80%左右。     

膨胀石墨/纳米氧化锌/锌复合电极材料的超级电容器性能

以膨胀石墨为原料,与滚压振动磨预处理得到的纳米锌粉混合,超声分散24h制备膨胀石墨-纳米氧化锌及锌的复合电极材料(EG/ZnO/Zn)。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱分析仪(Raman),对材料的微观结构及成分表征。结果表明,复合材料中含锌和氧化锌,纳米锌粉颗粒和氧化锌纳米棒在膨胀石墨表面和层间分散良好,其中氧化锌纳米棒呈现出六方晶系纤锌矿结构,其直径大约为20nm。利用电化学循环伏安和恒电流充放电对材料进行电化学电容性能测试,表明经处理的复合电极材料在0.1A/g的电流密度下有明显的赝电容特性,比电容达147F/g,其赝电容来源不只是欠电位沉积的化学吸附,还有氧化还原反应。     

多孔碳化聚苯胺纳米片的制备及其性能研究

先通过原位聚合制备聚苯胺(PANI),然后经过碳化处理制备了多孔的碳化聚苯胺(C-PANI)纳米片。分别利用TEM、FT-IR、XRD、全自动比表面及孔隙度分析仪及恒流充放电等对其形貌、表面结构、晶体结构、比表面积及电容性能进行表征,并对该纳米片的形成机理进行了探讨。同时,电容性能测试结果表明该纳米片显示较理想的电容值,这可能归因于碳化聚苯胺纳米片拥有较大的比表面积,有利于电解液离子的传输和渗透;碳化聚苯胺中氮元素的存在使其又具有赝电容效应,也有助于电容性能的提高。     

葱叶一步法裂解制备多孔炭及其电容性能研究（英文）

以葱叶为炭前驱体,在不添加任何活化剂的条件下,炭化活化同时进行,制备了孔径分布主要集中于0.6~1.2nm和3~5nm之间的葱基多孔炭材料,并对其电容性能进行研究。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能量弥散X射线光谱(EDX)、火焰原子吸收光谱(FAAS)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和氮气吸脱附曲线等方法表征了葱基炭的形貌、成分、比表面积及孔径分布等性能;通过循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)、恒流充放电(GCD)等电化学方法考察了材料的比电容和循环寿命等电化学性能。结果表明,葱叶中本身含有的微量矿物质如钙、钾等在其炭化的过程中同时起到了活化的作用。研究了不同温度下(600~800℃)制备的多孔炭的性能,发现800℃条件下制得的样品性能最佳,以微孔为主,介孔辅之,孔径为0.6~1.2 nm的微分孔隙体积达2.608 cm~(-3)/g/nm,3~5 nm的微分孔隙体积有0.144 cm~(-3)g/nm,BET比表面积为551.7 m~2/g,质量比电容为158.6 F/g,有效面积电容可高达28.8μF/cm~2。这表明孔径分布情况对多孔炭的电荷存储能力有很重要的影响,此法也为提高"有效面积电容"提供了思路。     

RuO_2/石墨烯纳米复合材料的合成及其电化学性能

通过水热反应和高温焙烧方法制备了负载RuO_2纳米粒子的石墨烯纳米复合材料(RuO_2/G)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)和X射线光电子能谱(XPS)对材料的结构和形貌进行了表征。结果表明,在复合材料中,平均粒径为3.6nm的RuO_2纳米粒子均匀地负载在石墨烯片层上。该材料作为超级电容器的电极材料,表现出了良好的电容性能。当RuO_2的质量分数为35%时,在6mol/L KOH电解液中,复合材料的比电容为402.5F/g,且表现出了较高的能量密度(14 Wh/kg)和功率密度(50 W/kg)。该复合材料体现了石墨烯双电层电容和RuO_2赝电容的性质,为性能优异的储能材料。     

NiO包覆Ni纳米颗粒的制备及其氧化特性研究

通过对直流电弧等离子体制备的Ni纳米颗粒钝化处理得到NiO包覆Ni纳米颗粒。并对试样的组成成分、形貌、晶体结构、粒度和氧化特性采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)、热重和差示扫描量热分析仪(TGA/DSC)等手段进行分析。结果表明:经过表面钝化处理的NiO包覆Ni纳米颗粒具有明显的核-壳结构,内核为纳米Ni,外壳为NiO氧化物。颗粒呈球形,粒度均匀,分散性良好,粒径分布在20~70nm范围内,平均粒径为44nm,壳层氧化膜的厚度为5~8nm。壳核结构防止了纳米Ni颗粒的进一步氧化和团聚。     

三维石墨烯-氧化镍纳米晶复合膜的电容性能

本文首先采用高温化学气相沉积技术(CVD)在泡沫镍模板上生长三维石墨烯(3DG),然后利用化学浴沉积在石墨烯表面沉积碱式镍沉淀,氩气退火后得吸附氧化镍纳米片晶的石墨烯复合膜(3DG/NiO)。X-射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征表明:泡沫镍表面生长了致密的三维石墨烯膜,层与层之间呈现明显的堆垛方式;石墨烯膜表面吸附了大量的NiO纳米片状晶体,相邻的纳米晶相互连接形成多孔结构。循环伏安(CV)曲线研究表明:3DG/NiO膜可作为兼具双电层电容和赝电容性能的复合型电极材料。充放电曲线研究表明:3DG/NiO电极的稳定充、放电比电容处于350~400F·g-1之间,300次循环后仅衰减1.12%,库仑效率保持在95%以上。     

静电纺丝技术制备NiOZnTiO3TiO2同轴三层纳米电缆及其形成机制

采用静电纺丝技术, 通过改进实验装置, 在最佳的纺丝条件下制备了 [Ni(CH₃COO)₂+PVP]-[Zn(CH₃COO)₂+PVP]-[Ti(OC₄H₉)₄+CH₃COOH+PVP] 前驱体复合电缆, 在600℃下将其进行热处理, 制备出了NiO-ZnTiO₃-TiO₂同轴三层纳米电缆。采用热重-差热 (TG-DTA)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析技术对样品进行了表征。对NiO-ZnTiO₃-TiO₂ 同轴三层纳米电缆的形成机制进行了讨论。结果表明, 所得产物为NiO-ZnTiO₃-TiO₂同轴三层纳米电缆。芯层为NiO, 直径大约为(42.024±4.405) nm; 中间层为ZnTiO₃, 厚度大约为(55.385±7.681) nm; 壳层为TiO₂, 厚度大约为(70.747±7.373) nm。      

低维氧化镍/聚苯胺核壳纳米结构的控制生长与电致变色性能研究

氧化镍和聚苯胺是典型的无机/有机电致变色材料,各有其优缺点。如果将两种材料相结合,可得到电致变色性能更加优良的NiO/PANI复合材料。本文通过水热法与电聚合相结合的方法制备了氧化镍(NiO)纳米线/聚苯胺(PANI)与氧化镍纳米片/聚苯胺核壳纳米结构。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱和电化学测量装置研究了纳米复合结构的形貌、结构、成分和电致变色性能。研究成果显示,复合后NiO/PANI纳米线核壳结构在可见光与近红外区域的电致变色性能都获得了显著增强。而NiO/PANI纳米片核壳结构在可见光区域内电致变色性能有所减弱,但是在近红外区域内的光学对比度有显著增强。本工作将为研究新型低维无机/有机纳米结构电致变色材料与器件提供有益的参考。     

掺N多孔碳/氧化镍锰和碳微纳米管的联合制备与电容性能的研究

以煤基聚苯胺为碳氮源,乙酸镍、二茂镍为催化剂前驱体,采用分段控温热解工艺和KMnO_4氧化工艺,成功实现掺N多孔碳/氧化镍锰和碳微纳米管的联合制备。分析发现,碳微米管管径在150~400nm之间,碳纳米管管径在60nm左右,壁厚约10nm。多孔碳以介孔为主,BET比表面积为801.59m~2/g,BJH平均孔径为47.87nm;并成功实现N掺杂,部分N以结晶性良好的CNx的状态存在。氧化镍锰主要以NiO的化学状态存在,伴生有NiMn_2O_4和α-MnO_2;并以纳米片的形态附着在多孔碳表面或插入在孔隙中。制备的掺N多孔碳/氧化镍锰的比电容为387.18F/g(1A/g),1 000次充放电后的比电容保持率为81.48%(5A/g)。     

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。     

脱合金化制备纳米多孔Ni、NiO阳极材料及其电催化析氧性能

采用快速凝固与脱合金化相结合的方法制备纳米多孔Ni,经热处理氧化获得纳米多孔NiO,运用XRD、SEM、TEM、BET等对纳米多孔Ni、NiO的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,并通过循环伏安、稳态极化、电化学阻抗法研究了其作为电极的电催化析氧性能。结果表明,Ni_(15)Al_(85)和Ni_5Al_(95)脱合金化后均获得了纳米多孔Ni,Al含量的增加使得Ni的孔径尺寸与骨架强度减小,Ni_5Al_(95)形成的纳米多孔Ni在10 mA·cm~(-2)电流密度下的析氧过电位比Ni_(15)Al_(85)形成的纳米多孔Ni低95 mV,但随着反应的进行,纳米多孔Ni表面的孔洞开始坍塌和脱落,导致其析氧稳定性降低。NiO继承了Ni的纳米多孔结构,比表面积和骨架强度进一步增大,Ni_5Al_(95)合金获得的纳米多孔NiO在10 mA·cm~(-2)电流密度下的析氧过电位仅为357 mV,相比Ni电极降低了14. 3 mV,室温下析氧反应的表观交换电流密度是Ni电极的1. 2倍,表观活化自由能降低了8. 59 k J·mol~(-1),经1 000圈循环伏安后过电位降低了12 mV(J=100 mA·cm~(-2)),具有优良的电催化析氧性能和良好的稳定性。     

纳米NiO/C复合电极电化学电容特性的研究

为满足高性能电化学电容器发展的需要,采用循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）研究了纳米NiO／C复合电极在KOH溶液中的电化学电容特性。这种纳米NiO／C复合电极材料是经热解柠檬酸镍凝胶制得的,由大约85％的纳米NiO和15％的纳米C组成,粉体的比表面积为181m^2／g,颗粒粒径〈30nm,微孔直径分布在4～10nm。结果表明,纳米NiO／C复合电极的比电容受KOH浓度和扫描速度的影响,高的电解质浓度和低的扫描速度有助于获得高的比电容。电极的电化学过程研究显示出法拉第反应和双电层特性,因而电极电容由法拉第准电容和双电层电容组成,电极比容量可达116．4F／g。由纳米NiO／C复合电极组成的电容器,其比能量达13．2kJ／kg,比功率达1．6kW／kg,且具有良好的循环稳定性。     

一步法制备三维还原氧化石墨烯/NiO超级电容器电极材料及其性能研究

本研究以氧化石墨烯分散液(GO)和硝酸镍(Ni(NO₃)₂·6H₂O)为前驱体, 通过一步水热法制备自支撑三维还原氧化石墨烯/NiO复合电极材料(3D rGO/NiO)。用XRD和SEM等分析结果表明, 纳米NiO颗粒均匀分散在三维多孔石墨烯表面。当GO与Ni(NO₃)₂·6H₂O质量比为1 : 4时, 3D rGO/NiO在电流密度为1 A·g^-1 下比电容可达1208.8 F·g^-1; 当电流密度从0.2 A·g^-1增加到10 A·g^-1时, 复合电极材料电容保持率高于72.6%; 在电流密度为10 A·g^-1下进行恒流充放电循环测试10000次后, 其比电容仍然保持为初始比电容的93%, 表明该复合电极材料具有良好的倍率性能和循环稳定性能。3D rGO/NiO复合电极材料具有比纯NiO或rGO更优异的电化学性能。     

NiO/PB复合电致变色薄膜的制备及其性能研

采用水热法制备了垂直生长的氧化镍(NiO)纳米片薄膜, 并利用电沉积法将普鲁士蓝(PB)负载到NiO纳米片薄膜上, 制备了新型的NiO/PB复合电致变色薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)对样品的晶型以及微观形貌进行了表征, 采用紫外-可见光光度计以及电化学工作站对NiO/PB复合薄膜的电化学和电致变色性能进行了研究和表征。结果表明: NiO/PB复合电致变色薄膜具有多孔结构和较大的比表面积, 可以增大电解质与电极材料的接触面积。PB成功负载到NiO薄膜表面, 使NiO/PB复合薄膜表现出较大的电流密度。相比于单层NiO薄膜, NiO/PB复合薄膜表现出更好的电致变色性能, 其光调制范围可以达到46%, 着色效率为141 cm²/C, 并且其着色时间可以缩短到5 s, 褪色时间为6 s。     

特殊形貌Co3O4纳米片的制备及其电化学性能

采用不添加任何表面活性剂的水热法,在适当反应温度和反应时间下制备出了直径尺寸大约为300nm左右,厚度约为30nm左右的六边形Co3O4纳米片.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了产物的结构、组成及形貌,利用电化学工作站仪器测试了Co3O4的电化学性能.结果表明:制备的六边形Co3O4纳米片具备良好的电化学性能,单位比电容达到了110F/g,可以作为良好的超级电容器应用材料.