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。     

NiO/TiO_2纳米复合电极的制备及电化学性能研究

金属氧化物理论上具有较高的比电容,是赝电容超级电容器的主要电极材料,不同的沉积方法将直接影响到其电化学性能。首先采用阳极氧化法制备高度有序的TiO_2纳米管阵列作为基底,分别采用化学沉积法和电化学沉积法(差分脉冲伏安法)沉积NiO,测试并比较所沉积NiO的电化学性能。电子扫描显微镜表征发现化学沉积的NiO颗粒较大未能均匀沉积,电化学沉积法沉积形成的NiO颗粒较小且均匀附着在纳米管中。恒流充放电结果显示电化学沉积法制备的复合电极获得了60mF/cm~2的比电容,可以用作电化学超级电容器的电极材料。     

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。     

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。     

玻璃基底TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能研究

提高二氧化钛纳米管阵列电极的机械稳定性,改善电极的透光性能,有助于提高其光电催化性能,拓展电极的应用范围.通过室温射频溅射方法在玻璃基底上溅射一层金属钛膜,然后在含0.5%HF的电解液,10V阳极氧化电压下进行阳极氧化,得到玻璃基TiO2纳米管阵列电极.扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明,玻璃基表面形成了孔径为20～30nm,管长约130nm排列有序的锐钛矿型TiO2纳米管阵列.光电性能测试表明,玻璃基TiO2纳米管阵列与金属钛基TiO2纳米管阵列表现出相似的光电催化性能,明显优于磁控溅射制备的TiO2薄膜.     

NiO@CeO_2纳米花材料的合成及其超级电容器性能

采用乙醇辅助的水热法制备了超级电容器NiO@CeO_2纳米花材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分别研究了材料的结构和形貌;采用循环伏安(CV)、恒流充放电测试以及电化学阻抗研究了材料的电化学性能。XRD表明,NiO@CeO_2电极材料与NiO具有相似的结构。SEM显示,NiO@CeO_2电极材料是由纳米片堆积而成。CV结果表明,NiO@CeO_2电极材料具有一对氧化还原峰。充放电测试结果表明,NiO@CeO_2电极材料具有较高的比容量和较好的循环稳定性。电化学阻抗结果表明,NiO@CeO_2电极材料在循环5000次之后阻抗增加是其容量降低的主要原因。     

钒氧化物纳米片(球)阵列的制备方法及其在离子电池中的应用进展

钒氧化物纳米片(球)阵列具有独特的三维结构,这种结构结合了基底和氧化钒纳米片的优点,提高了电极材料的稳定性。钒氧化物纳米阵列克服了氧化钒比容量较低、循环性和倍率性能不佳等缺陷,增强了基底材料的电子运输能力、电解质的可及性以及电容性能,在锂离子、钠离子电池中有着广泛的应用。介绍了钒氧化物纳米阵列的主要制备方法及其在锂离子、钠离子电池中的应用情况。     

钠离子电池无粘结剂二氧化钛负极材料的合成

作为电池的重要组成部分,电极材料直接影响电池的能量密度。电极材料在制作过程中往往会添加粘结剂以稳定极片结构,但粘结剂的加入会降低电极材料的比容量,影响其离子迁移速率。通过在经水热反应刻蚀的钛箔/网上原位生长二氧化钛(TiO 2)得到无粘结剂TiO 2/Ti纳米线阵列电极,并系统地研究不同钛基底及水热反应温度对TiO 2/Ti纳米线阵列电极物理性能和电化学性能的影响。结果表明,不同钛基底及水热反应温度均对生长的TiO 2纳米线的形貌和电化学性能有重要影响。其中通过220℃水热反应生长在钛网(0.15 mm)上的TiO 2纳米线呈蛛网状,具有较大的比表面积,属于锐钛矿型TiO 2,储钠过程主要由赝电容效应控制,且具有优秀的电化学性能:首周放电比容量为986 mAh g^-1,库伦效率为21.7%;随后放电比容量逐渐稳定在240 mAh g^-1左右;循环200周后放电比容量仍能达到228 mAh g^-1,库伦效率稳定在99.3%左右;即使在3200 mA g^-1的超大电流密度下,放电比容量仍能达到152 mAh g^-1。无粘结剂电极材料极大可以有限地提升电极材料的比容量,对未来高能量密度电池体系的设计具有一定的理论意义和参考价值。     

C/SnO2/TiO2纳米复合物的制备及其电化学性能研究

通过碳化吸附在SnO2/TiO2电极上的葡萄糖制备出C/SnO2/TiO2纳米复合电极材料。采用晶体粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等手段对复合电极进行了表征。将复合电极作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安和计时电位法研究了其电化学性能。结果表明,在大的电流密度200μA·cm-2下循环30次后,放电容量仍保持在120.1μAh·cm-2。相比SnO2/TiO2电极,C/SnO2/TiO2复合电极电化学性能显著提高,交流阻抗谱图也显示C/SnO2/TiO2纳米复合材料拥有更低的电荷转移电阻。     

氧化物／活性炭复合电极材料的研究

用醋酸锰和高锰酸钾制备二氧化锰粉末；用氯化钌和氢氧化钠制备水合二氧化钌粉末。以二氧化钌和二氧化锰作为电极材料的活性物质，以活性碳粉末为电极的基础原料制备复合电极，并组装超级电容器单元。用x射线衍射仪和扫描电镜对电极材料进行表征，可得复合电极具有明显的电容特征。在浓度为38％的硫酸电解质溶液中，对复合电极进行电化学性能测试，循环伏安曲线、充放电曲线和交流阻抗特性显示了复合电极材料具有良好的电化学性能。碳，锰复合电极的比容量为128F／g，碳/锰/钌复合电极的比容量为266F/g。当二氧化钌和二氧化锰在电极中质量比各占20％时，更能发挥活性物质的作用，由该电极材料组成的超级电容器具有理想的电容特性。     

泡沫镍负载球状NiCo_2O_4电极的制备及超级电容性能研究

采用水热法在泡沫镍上生长了球状钴酸镍(NiCo_2O_4)电极材料,利用扫描电镜(SEM)观测了纳米球的表面形貌,利用X射线衍射(XRD)分析了纳米球的结构,通过循环伏安、恒流充放电测试了电极的超级电容性能。结果表明:球状NiCo_2O_4直径500~600nm,均匀生长在泡沫镍骨架上,球状之间存在空隙,可以增大与电解液的接触面积。在电流密度为1A/g,NiCo_2O_4/泡沫镍复合电极放电比电容为970F/g,循环1000次后比电容仍保持在844F/g,放电比容量保持率为82.5%,具有优异的超级电容性能。     

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.     

泡沫镍负载Co_3O_4纳米线制备及其超电容性能研究

以硝酸钴、尿素为原料,泡沫镍为基底,通过水热、煅烧法制备了Co_3O_4纳米线阵列,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜及X射线衍射对Co_3O_4纳米线的微观形貌及晶体结构进行了分析。采用电化学工作站测试了Co_3O_4纳米线阵列作为超级电容器电极的电化学性能。结果显示:Co_3O_4纳米线阵列作为超级电容器电极材料在5mA/cm~2的电流密度下,具有高达1670F/g的比电容。同时显示出良好的倍率特性和较高的循环稳定性,应用前景良好。     

淀粉还原制备纳米MnO_2超级电容器电极材料

采用氧化交联淀粉还原高锰酸钾制备出了超级电容器纳米MnO2电极材料.通过XRD和SEM对电极材料进行了表征,采用电化学测试手段对电极材料在lmol/L Na2SO4溶液中的电容特性和比容量进行了分析.结果表明,采用该方法所制备的材料为无定型的(а-MnO2,颗粒尺寸在100～150nm左右;循环伏安和恒流充放电试验测试结果表明,а-MnO2电极具有良好的电容特性.在放电电流为100 mA/g时,其比容量高达158 F/g.     

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。     

氮掺杂TiO2纳米管电极制备及可见光电催化活性

采用氮气中500℃和600℃热处理由阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列,制备了氮掺杂TiO2纳米管阵列电极.分别用环境扫描电镜(ESEM)、X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)和紫外可见漫反射吸收光谱对电极进行了表征.结果表明氮成功地掺入TiO2纳米管中.氮的引入使所制备的电极表现出可见光电催化活性,其中氮气中500℃下热处理得到的TiO2纳米管阵列电极表现出最好的可见光电催化活性.     

聚苯胺/(蒙脱土-纳米纤维素)三元复合电极材料的制备及电化学性能

采用冷冻干燥法制备蒙脱土-纳米纤维素(MTM-CNFs)复合基底材料,再通过原位聚合,无模版法构建有序纳米阵列线结构,合成了聚苯胺(PANi)三元复合电极材料。对其微观结构、合成机制、电导率及电化学性质进行了分析,研究了一维线性材料、二维片状材料与导电聚合物的复合机制及无模版法制备PANi阵列储能材料的方法。结果表明,二维MTM纳米片的加入有利于聚苯胺在基底材料上进行原位生长,形成排列有序的阵列线结构,有效提高了电极材料的比电容量。当复合基底材料中MTM和CNFs质量比为1∶9时,合成的PANi/(MTM-CNFs)三元电极材料比电容量最高,达到596 F/g,相比PANi/CNFs二元材料提高了11.5倍。随着基底材料中MTM纳米片的进一步增加和堆叠,活性物质的减少导致材料比电容量的下降,但相比二元材料,仍有明显提高。另外,MTM纳米片的加入有助于稳定复合电极材料的库伦效率,在1 000次充放电循环过程中始终保持在100%左右。      

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.     

NiO电极材料的溶胶凝胶法合成及其超级电容的性能

用溶胶凝胶法和简单热处理合成的NiO电极材料,其最大比电容达到744 F/g。使用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、投射电子显微镜和N2气吸附解吸仪等手段表征了NiO材料的微观结构和聚集形态。将氧化镍和活性炭分别作为正负极组装非对称性电容器,用循环伏安法和恒流充放电法研究其在2 mol/L的KOH电解液中的超级电容性能。这种非对称性电容器表现出良好的能量密度、功率密度和循环稳定性,循环1000次后其循环稳定性能为初始比电容值的84.3%。