介孔氧化镍薄膜的制备及超级电容器性能研究

以阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为基底,利用水热法在基底上成功制备出NiO介孔薄膜。并用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分析薄膜的晶体结构及形貌。高比表面的介孔结构以及TiO2纳米管阵列基底的定向电子传输途径使该介孔NiO薄膜在充放电电流密度2.5A/g下电容量为918F/g,在充放电电流密度为5A/g下循环2000圈之后容量保持93%,是较为理想的超级电容器材料。     

纳米氧化镍的制备及超级电容性能研究

以NiSO4·6H2O和NaOH为原料,采用常温合成-水热改性-中温焙烧工艺制备了分散性好、平均粒径约为40nm的规则六角片状形貌的氧化镍电极材料.利用循环伏安和恒流充放电对氧化镍制备的电极的电容性能进行了研究,结果表明,NiO电极在KOH电解液中具有良好的超电容特性和循环寿命,在充放电电流为20mA时,NiO电极的比容量达到252F/g.     

MnO_2/TiO_2复合物电极的制备及超级电容性能

采用水热法在阳极氧化的TiO_2纳米管阵列上修饰MnO_2,制备MnO_2/TiO_2复合物电极,并组装为对称超级电容器。利用FESEM、TEM、XPS和电化学工作站对样品的表面形貌、元素价态和电化学性能进行表征。结果表明:MnO_2以纳米颗粒形态均匀分布在TiO_2纳米管阵列管口和内部,充放电电流密度在1A/g下时,比电容为429.3F/g,经5 000次循环后的电容保持率为82.4%。MnO_2/TiO_2对称超级电容器在电流密度5A/g下充放电比电容为39.9F/g,经5 000次循环后的电容保持率为91.5%;功率密度400 W/kg下,能量密度为18.98 Wh/kg。阳极氧化的TiO_2纳米管阵列既可做MnO_2的载体,基底Ti又可做集流体,减轻了超级电容器的质量,为制备超级电容器提供了一种思路。     

纳米NiO的制备及其赝电容特性研究

运用沉淀转化法制备Ni(OH)2超微粉末,并通过热处理得到纳米NiO.利用TEM,TG,XRD,循环伏安和恒流充放电测试对样品进行了分析和表征.结果表明,实验制备的NiO粒径为10nm左右, 在-0.05～0.35V(vs SCE)的电位范围内表现出典型的法拉第赝电容行为, 在电流密度为2mA*cm-2时, 其比容达到243F·g-1.     

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。     

管状MnO2氧化制备聚苯胺纳米管及其超级电容性能

以管状二氧化锰(MnO2)为氧化剂和模板剂在酸水体系中化学氧化制备了聚苯胺(PANI)纳米管。采用能谱仪、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等测试手段对其结构和电化学性能进行测试;研究不同苯胺单体(ANI)的用量对PANI结构和电化学性能的影响。结果表明,制备的聚苯胺为内径约90nm,外径约350nm,长约2μm的纳米管;在m(MnO2)∶m(ANI)=9∶25时,合成的PANI管状结构比较丰富,在1mol/L H2SO4电解液中比电容达到473F/g。     

MXene修饰碳纤维电极的制备及其超级电容器性能研究

近年来,柔性储能设备因便携、可穿戴性而受到广泛关注,二维过渡金属碳化物MXene因其具有优良的储能性能和柔韧性而被广泛的运用于柔性储能系统。采用冷冻干燥的方法,使分散的MXene纳米片层吸附在酸化后的碳纤维表面,通过碳纤维不同的酸化时间、MXene浸渍次数和不同的溶液浓度下进行处理。采用SEM、FT-IR、XRD观察对比不同处理条件下碳纤维微观物理化学结构的变化情况,同时采用电化学工作站对不同处理条件下碳纤维复合电极的储能性能进行探讨。结果表明,选择合适的酸化时间,浸渍次数和溶液浓度条件,能够使MXene纳米片层牢固有效的附着在碳纤维表面,有效提升复合电极的电化学储能性能,在合适的处理条件下,碳纤维复合电极的比电容可达到70.9 F/g。复合电极组装超级电容器,其比电容有12.8 F/g,是烧蚀CF样品的6倍。     

管状MnO2氧化制备聚苯胺纳米管及其超级电容性能

以管状二氧化锰(MnO2)为氧化剂和模板剂在酸水体系中化学氧化制备了聚苯胺(PANI)纳米管。采用能谱仪、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、循环伏安、恒流充放电及交流阻抗谱等测试手段对其结构和电化学性能进行测试;研究不同苯胺单体(ANI)的用量对PANI结构和电化学性能的影响。结果表明,制备的聚苯胺为内径约90nm,外径约350nm,长约2μm的纳米管;在 m(MnO2)∶m(ANI)=9∶25时,合成的PANI管状结构比较丰富,在1mol/L H2SO4电解液中比电容达到473F/g。     

MnOOH-石墨烯-泡沫镍自支撑复合电极的制备及其超级电容性能

采用气相沉积法和后续的电沉积法制备得到自支撑结构的MnOOH-石墨烯（graphene）-泡沫镍（NF）复合电极。使用XRD、SEM、XPS等方法对样品的物相、形貌和价态等进行表征,通过恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等方法对电极的电化学性能进行研究。结果表明:该方法可以成功制备得到具有自支撑结构的MnOOH-graphene-NF复合电极,超薄的graphene层均匀覆盖在NF的表面,微米球状的MnOOH纳米片紧密覆盖在graphene的表面。该自支撑复合结构可以直接用作超级电容器电极进行测试,在5 mol/L KOH溶液中表现出了较大的赝电容储存能力。在0.5 A/g的电流密度下,最大比容量可达934 F/g。当电流密度提高为5 A/g时,比容量仍达771 F/g。当电流密度为2 A/g时,循环5000次后的容量保持率高达98%,库伦效率接近100%,表现出了良好的超级电容性能。本实验提供了一种制备自支撑MnOOH-graphene-NF复合电极的新方法,该复合电极有望成为一种潜在的新型超级电容器电极材料。      

石墨烯负载花球状二氧化锰复合材料制备及其电容性能研究

利用高锰酸钾与乙醇之间的氧化还原反应,在多孔石墨烯表面沉积纳米二氧化锰花球,获得了一种新型的复合电极材料。通过XRD,TG,SEM,TEM等分析手段确定了材料的晶体结构、化学成分、微观形貌特征。电化学性能测试表明:纳米二氧化锰花球具有优异的比电容,但是倍率性能和循环性能不足。通过在石墨烯表面负载纳米二氧化锰花球,能够显著增加石墨烯的比电容,同时改善纳米二氧化锰花球的倍率性能和循环性能。采用0.5mol/L K_2SO_4电解液,进行三电极循环伏安测试,复合电极材料在2mV·s^-1扫速下的比电容高达295F·g^-1,在1000mV·s^-1扫速下,比电容仍然可达102F·g^-1,同时100mV·s^-1,1000次循环后,电容循环保持率可达96.3%。这表明石墨烯负载花球状二氧化锰材料是一种极具潜力的超级电容器电极材料。     

超级电容器用Ti/TiO2-MnO纳米管阵列电极的制备及电化学性能

通过阳极氧化浸渍退火的方式获得Ti/TiO2-MnO复合电极。通过XRD测定样品的晶相结构,通过SEM观察样品的显微形貌。结果表明,Ti/TiO2纳米管阵列孔径分布在60~95 nm,纳米管长度在350~820 nm。常温下阳极氧化获得的TiO2为无定形结构,500℃热处理后,TiO2变为锐钛矿(Anatase)。样品在MnSO4溶液中浸渍并500℃热处理后,只有MnO相产生。组装扣式模拟超级电容器并测试其循环伏安曲线。CV曲线存在一对氧化还原峰,对应H+在纳米管中的嵌入/脱出过程。H+在纳米管中传输过程为扩散控制。TiO2由无定形转变为Anatase晶形和在其中沉积MnO后,CV响应电流降低。     

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。     

纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线柔性电极的制备

目的以竹粉为原料制备纳米纤维素,并将其作为基底材料制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,应用于柔性超级电容器。方法采用化学机械处理法,将竹粉通过化学处理以及研磨、超声等处理,制备成纳米纤维素悬浮液;分别将多壁碳纳米管和纳米银线超声分散于溶剂中;最后,通过层层自组装制备纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极,同时,作为对照组,制备纳米纤维素/碳纳米管复合电极。结果纳米纤维素纤丝的直径大约为30~100 nm,相互之间缠绕成网状结构,是很好的支撑材料,纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有很好的成膜性和电化学性能,在扫描速率为30 m V/s时,面积比电容达到77.95 m F/cm~2。结论以纳米纤维素为基底,通过层层自组装方法制备的纳米纤维素/碳纳米管/纳米银线复合电极具有较好的电化学性能,可作为柔性超级电容器的电极。     

超级电容器Mn-Pb纳米复合电极材料的电化学性能研究

利用低温固相反应法制备了Mn-Pb复合氧化物超级电容器电极材料.采用XRD、TEM、循环伏安和恒流充放电法对电极材料的形貌和结构特点以及电化学性能进行了测试分析.结果表明,复合氧化物的粒径均为纳米尺寸,呈无定型结构.复合氧化物在1mol/L Na2SO4中,电位窗口为-0.2～0.9(V vs.SCE)范围内具有典型的电容特征.纳米氧化物电极比容量随放电电流的增大而减小.当放电电流为2mA时,Mn-Pb复合氧化物电极的比容量为180.5F/g.     

发射状OMS2型MnO2的制备及其超级电容性能

在不同的反应时间下水热法控制制备发射状超级电容器用MnO2电极材料,采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究其电化学电容性能。结果表明,制备的MnO2为隐钾锰矿型,具有发射状结构,随着反应时间的延长,MnO2的晶型从不完善逐渐变得完善,发射状结构逐渐明显、增大,并且MnO2辐射出的每根单枝从较细的纳米刺逐渐生长为四方结构的纳米棒;在5mA/cm2的电流密度下,最高比电容达到了448F/g;随着反应时间的增加,MnO2电极的比容量先增长再降低。     

发射状OMS-2型MnO2的制备及其超级电容性能

在不同的反应时间下水热法控制制备发射状超级电容器用MnO2电极材料,采用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其结构,采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究其电化学电容性能。结果表明,制备的MnO2为隐钾锰矿型,具有发射状结构,随着反应时间的延长,MnO2的晶型从不完善逐渐变得完善,发射状结构逐渐明显、增大,并且MnO2辐射出的每根单枝从较细的纳米刺逐渐生长为四方结构的纳米棒;在5mA/cm2的电流密度下,最高比电容达到了448F/g;随着反应时间的增加,MnO2电极的比容量先增长再降低。     

超级电容器电极材料

本文综述了碳基材料、金属氧化物及水合物材料和导电聚合物材料作为超级电容器电极材料的最新研究进展。     

掺钴MnO2电极的电化学电容行为研究

采用化学共沉淀法制备了超级电容器电极材料化学掺杂Co的MnO2电极,借助XRD测试对电极材料进行了物理结构表征,表明掺Co量影响材料的晶体结构和活性。电化学测试结果得出化学掺杂的配比对电化学性能影响很大,掺杂量为n(Co)：n(Co Mn)大于或小于0．1时,其循环伏安、充放电和电容特性较差。而适量的掺入Co,改善了电极的电容性能,降低了电极内阻,提高了活性物质的利用率,并使得电极能够在大电流下进行充放电。经1000次循环,适量掺杂的MnO2电极比未掺杂的MnO2电极具有更高的电容性能,掺杂的MnO2电极循环性能相对较差,但是其比电容仍然大干未掺杂MnO2电极。