NiCo2S4/N,S-rGO纳米复合材料的制备和电化学储钠性能

NiCo₂S₄是一种极具发展前景的钠离子电池(SIBs)负极材料。采用简单的一步法(混合和热处理)原位合成了锚定在N、S共掺杂还原氧化石墨烯上的纳米颗粒自组装的NiCo₂S₄亚微米球(NiCo₂S₄/N,S-rGO)。XPS表明了NiCo₂S₄与N,S-rGO之间存在电子转移,证实了NiCo₂S₄与N,S-rGO之间强的协同作用。纳米粒子自组装的NiCo₂S₄亚微米球有效地促进了离子的扩散,N,S-rGO优异的电学和力学性能不仅提高了电极的导电性,而且有效地缓冲了充/放电过程中NiCo₂S₄/N,S-rGO的体积变化。NiCo₂S₄/N,S-rGO作为SIBs的负极材料呈现出高可逆容量,优越的倍率性能和长期稳定性(在电流密度为0.5 A/g时循环130次后仍保持了396.7 mA·h/g的高比容量。即使在电流密度为2 A/g时,经过1000次循环后比容量仍保持在283.3 mA·h/g)。研究结果为高效负极材料的设计和合成提供了新的思路。     

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...     

一步电沉积法制备硫化镍/泡沫镍材料及其赝电容性能研究

通过一步电化学沉积法在泡沫镍(Ni foam,NF)集流体上制备了3D硫化镍(Ni₃S₂)材料,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)等对所制备材料的物化结构和形貌进行了表征,并采用循环伏安法(CV)、恒流充放电法(GCD)研究了其作为超级电容器电极的电化学性能。测试结果表明,制备的Ni₃S₂/NF-10材料具有相互连接的3D结构,表现出优异的赝电容性能。在1 A/g电流密度下,比电容高达2850 F/g。将电流密度提高到10 A/g,该材料比电容仍能达到1972 F/g,说明其具有优异的倍率性能。测试结果表明所制备的Ni₃S₂材料有望应用于电化学储能领域。     

DMFC阳极催化剂用GRQD-NiCo2O4复合物的制备与电催化活性分析

采用水热法制备GRQD-NiCo₂O₄复合物,利用XRD、SEM及TEM分析其微结构,并探讨其作为DMFC阳极催化剂使用时的电化学性能。微结构分析表明所得GRQD-NiCo₂O₄复合物皆为具NiCo₂O₄单一相的尖晶石结构,且GRQD质量浓度高于0.25 g/mL后表面形貌将转变GRQD与NiCo₂O₄相互结合的状态。电化学分析表明添加GRQD可有效增强NiCo₂O₄的导电性并提升其电化学稳定性,其中GRQD质量浓度为0.25 g/mL时所得样品经500次循环测试后电流密度约为77.5 A/g,与循环5次后相比其电流密度剩余量最大（约为69.7%）,该样品作为DMFC阳极催化剂使用时性价比最佳。     

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。     

NiCo2S4化合物对氧还原的电催化性能

采用水热合成技术,以Ni（Ac）₂和Co（Ac）2和硫脲为前驱体合成了NiCo₂S₄化合物。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及旋转圆盘电极（RDE）分别表征了样品的微观特征和电催化性能。NiCo₂S₄化合物具有立方结构,聚集成球状颗粒,分散性较好。在0.5 mol/L H₂SO₄中,NiCo₂S₄催化剂对氧还原反应（ORR）呈现明显的电催化活性,高于同法合成的CoS₂和NiS,开路电位为0.75 V（vs.NHE）,氧分子按照4电子机理还原生成水。     

NiCo2S4/g-C3N4柔性叉指型超级电容制备与电化学性能

近年来,随着柔性电子的快速发展,制造柔性、微型、大面积和低成本的储能器件得到了极大的关注。以六水硝酸镍/钴为原料、硫脲为硫化剂、引入热解g-C₃N₄,通过一步溶剂热制备Ni Co₂S₄/g-C₃N₄纳米复合材料。采用掩膜版将调配的Ni Co₂S₄/g-C₃N₄油墨印刷在柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯基底形成叉指结构电极,继而涂覆凝胶电解质组装成柔性叉指型超级电容器。结构和电化学性能研究表明：Ni Co₂S₄纳米晶分布生长在g-C₃N₄纳米片层表面,引入的g-C₃N₄起到增强NiCo₂S₄充放电过程中的电荷传输及容纳其体积膨胀的作用,复合材料电极在10 m A/cm²的电流密度下面积...     

碳纳米管@聚苯胺/二硫化钼复合材料的制备及其电化学性能研究

采用原位聚合法及水热法两步制备碳纳米管@聚苯胺/二硫化钼(C-P-M)和碳纳米管/二硫化钼@聚苯胺(C-M-P)2种复合物。通过改变材料的复合顺序以及钼源的种类来调控复合材料的形貌结构，探究其对电化学性能影响的根本原因，从而达到优化复合材料性能的目的。电化学测试结果表明，C-P-M的电化学储能性能优于C-M-P,并且以(NH₄)₂MoS₄为Mo源合成的三元复合物(C-P-M-2)的性能要优于以Na₂MoO₄·2H₂O为Mo源合成的三元复合物(C-P-M-1)。在电流密度为1 A/g时，C-P-M-2的比电容达到563.7 F/g;在电流密度为10 A/g下经过1 000圈循环稳定性测试，其比电容仍保留为原来的83%。     

(NH4)2S2O8/AC氧化改性电极材料的制备及性能表征

以煤质活性炭(AC)为研究对象,通过(NH₄)₂S₂O₈氧化改性提高其电吸附性能。将活性炭材料制备成电极并在电容去离子技术(EST)下进行实验,对改性前后活性炭的表面形貌、表面官能团、孔结构变化进行对比分析。结果表明,活性炭经过1.5 mol/L的(NH₄)₂S₂O₈改性后比电容最大;改性后的活性炭电极比电容增大,改性后相比改性前孔容、平均孔径均下降;改性后的材料表面光滑、杂质较少、孔隙结构发达、含氧官能团增多;利用单因素和Box-Behnken响应面法得到改性后材料制备的最佳工艺为：1.59 g的AC在54.22℃下氧化改性4.93 h,电极比电容为259.850 F/g,改性后电极的CV曲线证明由于其含有赝电容从而使电化学性能得到提高。     

氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭复合材料制备及其电化学性能

碳基复合材料被认为是超级电容器广泛应用最有前景的电极材料之一。本文使用氧化石墨烯（GO）、硝酸钴［Co(NO₃)₂］、三聚氰胺为原料,利用钴对高温下热解碳源的催化作用,制备得到了氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭（NC）复合材料,并测试了其电化学性能。探究了金属和三聚氰胺添加量对碳基复合材料结构和性能的影响,研究发现,在添加量分别为0.02mmol和0.3g时,制得的样品具有大比表面积（380.5m²/g）和高掺氮质量分数（6.29%）,并在三电极系统中体现出优异的电化学性能,电流密度为0.5A/g时样品的比电容为137.1F/g,5A/g时比电容为113.5F/g,保持率为88.5%,具有优异的倍率性能,在循环5000圈后样品的容量保持率为104%,具有良好的循环稳定性,这归因于三维结构可以加快充放电过程中的离子转移和氮掺杂可提高材料润湿性和贡献部分赝电容,为超级电容器电极材料的制备提供了理论借鉴。     

Preparation and sodium storage performance of NiCo2S4/N,S-rGO nanocomposites

NiCo₂S₄ is a promising anode material for sodium ion batteries (SIBs). In this paper, a simple one-step method (mixing and heat treatment) was used to synthesize in-situ synthesized NiCo₂S₄ submicron spheres (NiCo₂S₄/N,S-rGO) anchored on N, S co-doped reduced graphene oxide. XPS characterization demonstrated electron transfer between NiCo₂S₄ and N,S-rGO, which confirmed the strong synergistic effect between NiCo₂S₄ and N,S-rGO. The nanoparticles self-assembled NiCo₂S₄ spheres effectively promoted ion diffusion, and the excellent electrical and mechanical properties of N,S-rGO not only improved the conductivity of the electrode, but also effectively buffeted the large volume changes of NiCo₂S₄/N,S-rGO during the charge/discharge process. Benefiting from the unique nano-architecture and strong synergistic effect, NiCo₂S₄/N,S-rGO applied as anode materials for SIBs presented a high reversible capacity, impressive rate capability and superior long-term stability (396.7 mA·h/g at 0.5 A/g after 130 cycles, 283.3 mA·h/g at 2 A/g after 1000 cycles). Those results open an interesting strategy for rational design and preparation of efficient anode materials for SIBs.     

NiCo2O4@quinone-rich N–C core–shell nanowires as composite electrode for electric double layer capacitor

The bind-free carbon cloth-supported electrodes hold the promises for high-performance electrochemical capacitors with high specific capacitance and good cyclic stability. Considering the close connection between their performance and the amount of carbon material loaded on the electrodes, in this work, NiCo₂O₄ nanowires were firstly grown on the substrate of active carbon cloth to provide the necessary surface area in the longitudinal direction. Then, the quinone-rich nitrogen-doped carbon shell structure was formed around NiCo₂O₄ nanowires, and the obtained composite was used as electrode for electric double layer capacitor. The results showed that the composite electrode displayed an area-specific capacitance of 1794 mF∙cm^–2 at the current density of 1 mA∙cm^–2. The assembled symmetric electric double layer capacitor achieved a high energy density of 6.55 mW∙h∙cm^–3 at a power density of 180 mW∙cm^–3. The assembled symmetric capacitor exhibited a capacitance retention of 88.96% after 10000 charge/discharge cycles at the current density of 20 mA∙cm^–2. These results indicated the potentials in the preparation of the carbon electrode materials with high energy density and good cycling stability.     

钴酸镍基纳米材料在超级电容器中的研究进展

电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。钴酸镍纳米材料因其合成简单,价格低廉,储量丰富且理论比电容较高等优点,成为超级电容器电极材料的研究热点。但钴酸镍纳米材料导电率较低、比表面积较小且电化学稳定性较差等缺点严重影响了其实际应用。本文简单介绍了钴酸镍纳米材料的晶体结构以及其作为超级电容器电极材料时的储能机理,同时结合一些示例归纳总结了钴酸镍基纳米材料的制备方法以及钴酸镍纳米材料的改性研究现状,包括形貌改性、复合改性及引入缺陷。最后指出,钴酸镍基纳米材料的环保且高效的制备方法,通过掺杂或缺陷等方法改善其电化学性能,增大其工作电压窗口以及探索适用于钴酸镍基超级电容器工作的电解液,将是未来研究的重点。     

One-step synthesis of recoverable CuCo2S4 anode material for high-performance Li-ion batteries

A facile one-step hydrothermal method has been adopted to directly synthesize the CuCo₂S₄ material on the surface of Ni foam. Due to the relatively large specific surface area and wide pore size distribution, the CuCo₂S₄ material not only effectively increases the reactive area, but also accommodates more side reaction products to avoid the difficulty of mass transfer. When evaluated as anode for Li-ion batteries, the CuCo₂S₄ material exhibits excellent electrochemical performance including high discharge capacity, outstanding cyclic stability and good rate performance. At the current density of 200 mA·g⁻¹, the CuCo₂S₄ material shows an extremely high initial discharge capacity of 2510 mAh·g⁻¹, and the cycle numbers of the material even reach 83 times when the discharge capacity is reduced to 500 mAh·g⁻¹. Furthermore, the discharge capacity can reach 269 mAh·g⁻¹ at a current of 2000 mA·g⁻¹. More importantly, when the current density comes back to 200 mA·g⁻¹, the discharge capacity could be recovered to 1436 mAh·g⁻¹, suggesting an excellent capacity recovery characteristics.     

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。