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。     

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。     

TiC@NiO核壳纳米结构的制备及电化学储能性能

以棉纤维为碳源和模板,采用生物模板法成功合成出直径50~200nm、长度几至十几微米的碳化钛纳米线,并通过化学浴沉积法在其表面均匀沉积氧化镍纳米片,所构建的TiC@NiO核壳纳米结构具有良好的超电容性能,制备成超级电容器后在1A/g电流密度下比电容量为560F/g,而类似条件下制备的NiO材料的比电容量仅为193.5F/g,并且TiC@NiO在20A/g电流密度下循环5000次后容量保持率达到83.6%,表现出了良好的循环稳定性。     

基于海藻酸钠交联的NiO/C复合材料制备及其储锂性能

NiO作为过渡金属氧化物代表,具有能量密度较高、成本低的优点,在锂离子电池负极材料的应用中引起了广泛关注。通过海藻酸钠与金属离子的自主交联反应,以及碳化、氧化过程,制备了低成本的多孔纳米NiO/C复合材料。得到的复合材料中,NiO纳米颗粒分散均匀且被石墨化碳层包覆,并嵌入多孔相互连通的碳基体中,在提升复合材料整体导电性的同时抑制了活性材料在电化学反应中的体积膨胀。将其用作锂离子电池负极材料时,NiO/C复合材料在0.1,1 A/g的电流密度下分别具有608.2,307.2 mAh/g的比容量,并且在0.1 A/g电流密度下经过100圈循环后仍保持448 mAh/g的比容量,显示出优良的循环稳定性。优良的电化学性能充分显示出NiO/C复合材料在锂离子电池负极材料中的应用潜能。     

氧化亚锰的制备及储镁电化学性能

关于镁离子电池负极材料的研究非常有限。为探究镁离子电池负极材料氧化亚锰的制备工艺及其储镁性能,本实验采用草酸盐热解法制备氧化亚锰,借助TG、XRD、SEM、电化学测量等手段初步探讨了氧化亚锰制备温度、粒径、形貌等特征对其电化学储镁性能的影响。结果表明:草酸亚锰在400℃以上热解生成面心立方结构氧化亚锰;氧化亚锰负极材料在Mg(AlCl_2EtBu)_2/THF电解液中具有明显的赝电容特征;随着制备温度的升高,其一次颗粒由纳米尺寸逐渐长大为粒径为500 nm～2μm的晶体,并导致其比容量下降;400℃下制得的纳米氧化亚锰(粒径约30～50 nm)具有较明显的电池特性,其初始比容量为39.6 mAh·g~(-1),50次充放电循环后比容量为19.0 mAh·g~(-1);其电化学储镁性能可以通过纳米化、改善电子导电性和表面膜性能等措施进行改进。     

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。     

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...     

V2C@MoS2复合材料的制备及其储锂性能研究

由于较高的理论容量,二硫化钼(MoS_2)是一种具有良好应用前景的锂离子电池负极材料;然而其也存在导电性较差和结构不稳定等问题。本文采用一步水热法将MoS_2原位生长在V_2C-MXene的表面,制备出了V_2C@MoS_2复合材料。利用XRD、SEM、TEM对制备的复合材料进行了结构表征,并采用循环伏安(CV)法、恒电流充放电法和交流阻抗法分析了该复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,实验制得了结晶度良好的MoS_2纳米片,且均匀的负载在V_2C的表面;同时,掺杂的V_2C极大地提高了复合材料的导电性和结构稳定性,使V_2C@MoS_2作为锂离子电池负极材料表现出了优异的电化学性能,在50mA/g的电流密度下,循环50次后依然能保持524.4 mAh/g的可逆比容量,并且在1 A/g的大电流密度下,依然具有258.1 mAh/g的可逆比容量。     

高性能自支撑CuS/SnS2锂电池负极材料

过渡金属硫化物作为锂电池负极材料具有极高比容量,但其制备的电极普遍存在导电性差、体积变化大等问题,本研究设计了一种新型的自支撑CuS/SnS₂镂空片状锂电池负极材料,以导电碳布作为基底,生长包覆CuS/SnS₂镂空纳米片,具备特殊的纳米包覆结构及双金属协同效应,使其在保持较高比容量的同时具备良好的循环稳定性,整体电化学性能优异。研究不同Cu/Sn含量对CuS/SnS₂负极材料电化学性能的影响,最佳配比的CuS/SnS₂负极材料在0.2 A·g?1电流密度下循环50次后比容量为1480 mAh·g?1,库伦效率稳定在99.5%,在2 A·g?1电流密度下循环200次后比容量仍能保持在697 mAh·g?1,库伦效率为99.8%。      

TiS_2纳米片多孔负极材料的制备及其电化学性能

通过两步法制备了TiS_2纳米片多孔负极材料。以钛块为钛源,采用直流电弧等离子体法在H_2与Ar的混合气氛中制备TiH_(1.924)纳米粒子作为前驱体,与升华硫共混加热硫化得到TiS_2纳米片多孔负极材料。对材料进行X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)等表征,XRD与Raman结果显示得到晶化完全的TiS_2纳米材料;TEM与SEM结果表明TiS_2微观形貌呈纳米片状,纳米片沿空间任意方向生长形成多孔结构。以TiS_2纳米片多孔结构作为锂离子电池负极材料研究其电化学储锂性能,500 mA/g电流密度下循环时,其首次充放电比容量分别为816.0、1 193.0 mAh/g,50次循环后,容量仍保持550 mAh/g;在5 A/g的高电流密度下仍维持有100 mAh/g的容量,表现出优异的循环稳定性和充放电可逆性。     

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。     

NiO/PB复合电致变色薄膜的制备及其性能研究

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 cm~2/C,并且其着色时间可以缩短到5 s,褪色时间为6 s。     

Ni-Sn合金量子点镶嵌在多孔纳米碳片复合物的合成及其优异的储钠性能

锡基合金负极材料由于其在储钠过程中拥有高的比容量和低工作电压而备受瞩目,但其在嵌钠/脱钠过程中却易造成原子体积膨胀,从而引起电极材料在储钠时的容量衰减。为了解决这些问题,利用简单的模板法制备出了Ni-Sn合金量子点镶嵌在多孔纳米碳片的复合物(Ni-Sn@PNC),并对比了Ni-Sn的常见两种合金Ni_3Sn_4@PNC、Ni_3Sn_2@PNC和PNC的形貌结构和电化学性能。当它们作为负极材料应用到储钠研究时,Ni_3Sn_4@PNC表现出明高的容量(在100 mA/g的电流密度下进行100圈充放电循环后比容量保持232.7 mAh/g)和出色的循环稳定性(在400 mA/g电流下循环1000圈后具有高达81.6%的容量保持率);PNC拥有较好的倍率性能,而Ni_3Sn_2@PNC却表现出较差的性能。研究结果表明,Ni_3Sn_4作为Ni-Sn合金负极材料的首选,可以利用材料纳米化和多孔纳米碳复合来实现优异的电化学性能。为抑制Sn、Sb和Bi等负极材料在储钠过程中的体积膨胀和性能提升指明了可行的方向。     

分级结构的碳/二硫化钼纳米带的制备及其锂电性能研究

以钼粉、过氧化氢(30%)、苹果酸、硫脲为原料,通过连续的水热法-热分解碳包覆,制备出了分级结构的C@MoS_2@C纳米带,并通过X射线衍射、扫描透射及电化学性能表征方法对该纳米复合材料的形貌结构、组成成分及锂电性能进行测试。研究结果表明,通过该连续的水热法-热分解碳包覆,以碳包覆的三氧化钼纳米带为模板,制备出分级结构的C@MoS_2纳米带复合材料,其MoS_2纳米片均匀的负载在碳层表面,通过再一次简单的热分解碳包覆,实现了在MoS_2表面均匀覆盖一层无定形碳,得到了三层分级结构的C@MoS_2@C纳米带复合材料。通过这种形貌结构的筑造,极大提高了其作为锂电负极材料的导电性、结构稳定性,该材料作为锂电负极材料在0.2 A/g的恒流充放电下循环100次后放电比容量达到1025.5m Ah/g,在1.0 A/g的大电流充放电循环中放电比容量仍然达到820 m Ah/g。     

PPy/SiO2纳米复合材料作锂二次电池正极的研究

首先以化学氧化聚合法制备出电导率较高的聚吡咯/二氧化硅(PPy/SiO2)纳米复合材料,将其制成正极片后,以锂片为负极组装成扣式电池,通过充放电测试初步探索其电化学性能。考察了复合正极材料电导率、充放电电流和正极片成型压力对电池性能的影响。结果表明,以导电率较高的PPy/1% APS SiO2 纳米复合材料作正极活性物质,以较小充电电流0.1mA,适当的成型压力20MPa时电池比容量最高,接近40mAh/g。并且用扫描电镜(SEM)分析了充放电对正极材料结构的影响。     

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。     

石墨烯/MnO2纳米片复合薄膜的制备及其超级电容性能研究

采用两步界面组装法制备石墨烯/MnO₂纳米片(GMTF)三维复合薄膜电极，研究了复合薄膜的电化学性能。结果表明，MnO₂的赝电容和石墨烯的双电层电容相互协调，使得GMTF复合薄膜材料比单一的MnO₂纳米片或者石墨烯材料具有更佳的电化学性能。在三电极体系中，GMTF电极的比电容在5mV/s时达156.54mF/cm²,远高于石墨烯(40.24mF/cm²)和MnO₂纳米片(69.03mF/cm²)。此外，在两电极体系中，基于GMTF复合薄膜的固态超级电容器也显示出较高的面积比电容(120.49mF/cm²)和质量比电容(204.22F/g)、优良的循环性能。在功率密度为39mW/cm³时，能量密度能够达到1.735mWh/cm³。     

三维多孔类石墨烯负载纳米锗负极的制备及其电化学性能研究

设计和制备了一种基于类石墨烯片的三维多孔碳负载纳米锗作为高容量锂离子电池负极材料。所制备的复合负极中纳米锗颗粒大小为50～500nm,均匀负载在由类石墨烯片构成的三维多孔导电网络中,有效地避免了热处理下Ge颗粒长大的问题。相比于纯Ge负极,复合负极具有优异的电化学性能：0.2C倍率下首次放电比容量高达1530.49mAh/g,循环80周后为910.32mAh/g,为纯Ge负极的1.89倍;2C倍率下放电比容量为881.28mAh/g,为纯Ge负极的2.01倍。     

用于非对称超级电容器的S掺杂NiTe电极材料的制备及性能研究

用简单的一步水热法制备了S掺杂的NiTe(NiTe∶S)纳米片。利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)以及场发射扫描电镜(FESEM)等分析技术对材料物相和形貌进行表征。并将制得的NiTe∶S作为超级电容器的电极材料,电化学性能测试结果表明,S∶Te掺杂的比例对材料的电化学性能有较大的影响,当x(S)∶x(Te)=3∶50时,电极材料在5 A/g的电流密度下的比电容达到887.3 F/g,与未掺杂时相比提高了214%。此外,利用所制备NiTe∶S电极(正极)与活性炭电极(AC)(负极)组装成非对称超级电容器。该非对称超级电容器展现出了优异的电化学性能,其能量密度和功率密度能达32.8 Wh/kg和800.5 W/kg。     

具有石墨碳骨架结构的硅碳负极材料的制备与电化学性能研究

硅碳材料作为锂离子电池负极材料具有广阔地发展前景。利用水热法和高温碳化法制备了蔗糖碳/硅复合材料(SC/Si),并在此基础上与石墨复合制备出具有石墨导电骨架结构的蔗糖碳/硅-石墨复合材料(SC/Si-Gr),并探究其作为锂离子电池负极材料电化学和电池性能。结果表明，蔗糖碳均匀包覆在纳米硅表面，形成的蔗糖碳/硅复合材料的电化学性能和电池性能随着蔗糖碳含量增加而提高。随着石墨的引入，构建的SC/Si-Gr三元复合材料的电化学性能得到进一步提升。当蔗糖：硅：石墨投料质量比为1∶1∶0.5时，形成的SC/Si-Gr(1∶1∶0.5)复合材料，在电流密度为0.1 A/g条件下，第三圈稳定之后的放电比容量为1 005.1 mAh/g;循环100圈之后放电比容量为819 mAh/g,充放电库伦效率保持在98%左右。在1 A/g大电流密度下，平均放电比容量为437.91 mAh/g。这归功于石墨的加入形成有效的导电骨架结构，提高了首次循环库伦效率，加速锂离子的传输速率，使蔗糖碳/硅-石墨复合材料呈现出良好的循环稳定性和充放电倍率性能。