花状Ni(OH)2的制备及其电化学性能研究

以NiCl₂·6H₂O和NH₃·H₂O为原料,采用简单的水热法,借助表面活性剂CTAB成功合成了β-Ni(OH)₂。研究表明,该材料具有以纳米片相互穿插构成的花状分层微米球结构,比表面积高达45 m²?g^-1。电化学测试表明材料具有良好的电化学性能,在3 A?g^-1的充放电电流密度下,Ni(OH)₂的比容量达到505 C?g^-1,在超级电容器领域具有良好的应用前景。     

Ni(OH)2与不同碳质材料复合制备超级电容器电极材料研究进展

超级电容器具有功率密度大、寿命长、生产成本低等优点,被认为是最有发展前途的储能系统之一。然而,超级电容器的低能量密度阻碍了其实际应用。由于存储的能量与CV2成正比,可以通过增加材料的电容"C"或操作电压窗口"V"或两者同时增加来提高超级电容器的能量密度。然而具有宽电位窗口的有机电解质离子往往电导率差,成本高,容易引起环境问题。因此为改善能量密度,应采用高比电容的电极材料,故而设计出具有高比电容的适合电极材料就成为研究热点。Ni(OH)2作为超级电容器电极材料,具有理论容量大、成本低、天然丰富、易于合成等优点,近年来备受关注。但由于Ni(OH)2导电率低、比表面积小,其容量劣化严重。碳质材料作为双电层超级电容器的电极材料,其能量存储机制取决于电极表面的电解质离子吸附和解离,具有导电率好、原料丰富、成本较低、电化学稳定性高等优点而应用广泛。因此,有必要将高导电碳质材料引入Ni(OH)2组成复合材料以提高电容性能。笔者综述了Ni(OH)2基材料的合成方法,特别是与碳质材料复合来提高Ni(OH)2基材料的循环稳定性和倍率性能方面的研究新进展。     

Ni(OH)2/活性炭复合材料在超级电容器中的应用

用化学沉淀法在活性炭(AC)表面和微孔内掺杂不同量的氢氧化镍,制备了氢氧化镍-活性炭[Ni(OH)2-AC]复合材料. 用X射线衍射(XRD)和氮气吸附等温线等对活性炭和复合材料进行表征,结果表明,所制材料为b-Ni(OH)2-AC复合材料. 对不同掺杂量的b-Ni(OH)2-AC复合材料的电化学性能进行了研究,循环伏安、恒流充放电实验表明,少量氢氧化镍掺入活性炭表面和微孔中,所得材料的比电容较活性炭有所提高,并具有良好的充放电性能;当氢氧化镍的掺入量为6%(w)时,所制备的超级电容器单电极表现出优良的电化学性能. 以活性炭电极作负极,复合材料作正极制成复合型超级电容器,循环性能测试发现,掺入6%(w)氢氧化镍的复合材料制成的Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器比电容高达330.7 F/g,比活性炭(AC/AC)超级电容器比电容(245.6 F/g)提高了34.6%,且Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器具有更好的循环充放电性能.     

三维Y(OH)3@Ni(OH)2/CC复合材料的制备及其作为柔性超级电容器电极性能的研究

以碳布(CC)为基底，采用化学沉积、恒电位极化及电化学沉积法制备出Ni(OH)₂/CC复合材料和Y(OH)₃@Ni(OH)₂碳纤维复合材料(Y(OH)₃@Ni(OH)₂/CC)。以X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试研究样品的结构、表面形貌和化学组成；利用电化学工作站的循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等技术对样品的电化学性能进行研究。实验结果表明，该复合材料经恒电流50 mA/cm²充放电测试，其面积比电容为1 017 mF/cm²,CV循环1 000圈其面积比电容相对于初始面积比电容的保持率为167%。     

PVA基碱性聚合物电解质Ni(OH)2/AC超级电容器的电化学性能

Polyvinyl alcohol(PVA)-sodium polyacrylate(PAAS)-KOH-H₂O alkaline polymer electrolyte film with high ionic conductivity was prepared by a solution-casting method.Polymer Ni(OH)₂/activated carbon(AC) hybrid supercapacitors with different electrode active material mass ratios(positive to negative) were fabricated using this alkaline polymer electrolyte,nickel hydroxide positive electrodes,and AC negative electrodes.Galvanostatic charge/discharge and electrochemical impedance spectroscopy(EIS) methods were used to study the electrochemical performance of the capacitors,such as charge/discharge specific capacitance,rate charge/discharge ability,and charge/discharge cyclic stability.Experimental results showed that with the decreasing of active material mass ratio m(Ni(OH)₂)/m(AC),the charge/discharge specific capacitance increases,but the rate charge/discharge ability and the charge/discharge cyclic stability decrease.     

聚氨酯弹性体/Mg(OH)2纳米复合材料的制备与表征

将预分散的纳米氢氧化镁[Mg(OH)2]加入聚氨酯弹性体(PUE)反应体系进行原位聚合。由于预聚物粘度的影响,纳米粒子的最大添加量为5%(质量分数)。力学测试表明,所得Mg(OH)2/聚氨酯弹性体纳米复合材料的力学性能较纯PU有较大提高。复合材料置于60℃的水中3周后,拉伸强度保留93%。XRD测试显示复合材料中无明显结晶。氧指数(IO)测定显示,纳米Mg(OH)2的加入,可明显提高复合材料的难燃性能、当其质量分数为5%时,氧指数可达31。     

非晶态Ni(OH)2电极材料的制备工艺

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备非晶态Ni(OH)2. 通过单因素及正交实验研究反应体系的pH值、反应温度和时间等因素对制备的非晶态Ni(OH)2电化学性能的影响. 结果表明,主要影响因素为pH值,其次为反应温度和时间. 采用TX-100/正丁醇/环己烷/水体系,控制TX-100与正丁醇的体积比为1:15,W值(水与表面活性剂质量比)为15.1,pH为12,反应时间2 h,反应温度55℃的条件下进行反应,放入0~5℃的超低温恒温槽中快速冷冻沉淀,合成出Ni(OH)2非晶相粉体电极活性材料,该材料的放电比容量达333.22 mA×h/g,具有较高的电化学容量. 初步探讨了微乳液快速冷冻沉淀法制备非晶态Ni(OH)2粉体的作用机理.     

反向沉淀法制备纳米Mg(OH)2阻燃剂的研究

介绍了反向沉淀法制备纳米Mg(OH)2的原理和方法.本方法回避了正向沉淀法中要经过的等电点区间,使制备过程中生成的沉淀微粒始终带有相同的电荷,ξ电位具有相同的符号,有效的防止了沉淀微粒间的凝集.对影响粒径的多种因素进行了分析讨论,提出了解决的办法.     

纳米Mg(OH)2的制备及其对生漆性能的影响研究

本文通过制备纳米Mg(OH)₂,并按一定配比与天然生漆共混制备改性漆膜,于120℃恒温干燥。通过热重分析仪、扫描电镜等手段探究漆膜的性能,按照国标测试漆膜的常规物理机械性能。结果表明,纳米Mg(OH)₂明显改善漆膜的耐碱性、耐热性和光泽度等综合性能。     

Ni(OH)2催化剂催化氧化醇的研究

采用共沉淀法制备了Ni(OH)2催化剂,该催化剂对温和条件下以分子氧为氧化剂的苯甲醇及烯丙醇类的氧化反应有十分理想的催化效果,并且完全可以通过简单的处理回收利用.     

石墨烯纳米片/CoS2复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

采用一步水热法制备石墨烯纳米片（GNS）/CoS₂复合材料,利用XRD和SEM对所制备复合材料的微观结构进行表征,采用循环伏安法和交流阻抗法对复合材料的电化学性能进行研究。研究结果表明,在水热过程中,氧化石墨（GO）逐渐被还原成石墨烯纳米片（GNS）,能够为CoS₂晶核的形成提供更多的接触点,有利于CoS₂颗粒均匀地生长在GNS表面。这种结构的复合材料既能够显著增加CoS₂和电解液之间的有效接触面积,提高CoS₂的电化学利用率,同时又能够改善材料的导电性,有利于提高材料的比电容。     

Cu2(NO3)(OH)3催化过硫酸盐降解苯酚

基于过硫酸盐的高级氧化工艺在高浓度含酚废水处理中引起了越来越多的关注。我们研究了Cu₂（NO₃）（OH）₃和过硫酸盐对于废水中苯酚的降解效果和机理。结果表明,Cu₂（NO₃）（OH）₃-过硫酸盐体系在较广泛的pH条件下（pH值为5.0~10.0）对苯酚的降解效率均较高。溶液中的总有机碳（TOC）分析表明,在pH值为8.0,1 g·L^-1过硫酸盐和1 g·L^-1 Cu₂（NO₃）（OH）₃条件下,该体系可在4 h内将初始浓度为100 mg·L^-1的苯酚完全矿化而没有产生二次污染。猝灭剂实验和电子顺磁共振（EPR）分析进一步证实Cu₂（NO₃）（OH）₃-过硫酸盐体系中的主要氧化物种是O₂^·-、SO₄^·-和¹O₂。     

Ni(OH)_2/C作为锂离子电池负极材料的研究

采用控制沉淀法制备Ni(OH)2/C复合材料,用XRD和SEM表征材料的结构和形貌。首次将材料用于锂离子电池,通过充放电测试、循环伏安法和交流阻抗实验研究其嵌/脱锂行为和电化学性能。结果表明,Ni(OH)2/C复合材料具有嵌/脱锂性能,首次可逆比容量达到992mAh/g,20次循环后的可逆比容量为211mAh/g,循环效率为95.6%,高于Ni(OH)2材料(128mAh/g和94.4%),循环性能的改善可归因于掺杂石墨后,使电极电导率明显提高,同时减缓体积效应。     

MnO2-DWCNTs/TiO2-DWCNTs复合材料的合成及其在不对称超级电容器的应用

通过低温液相法制备了二氧化锰-双壁碳纳米管(MnO2-DWCNTs)复合材料;通过溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化钛-双壁碳纳米管(TiO2-DWCNTs)复合材料。将MnO2-DWCNTs作为正极,TiO2-DWCNTs作为负极并组装成不对称超级电容器,其性能比对称的MnO2-DWCNTs和TiO2-DWCNTs电容器的性能好,当正负极质量比为1:1时,不对称超级电容器的质量比电容最高,达到250.71F/g,能量密度达到了17.36 Wh/kg。     

搅拌型式对球形Ni(OH)2物理性质的影响

在不同搅拌方式下用控制结晶方法制备了球形Ni(OH)2,用扫描电镜、BET比表面分析及激光粒度分析方法对制得的Ni(OH)2进行了表征.研究表明:下叶轮为透平桨的搅拌系统使产品的振实密度随搅拌强度呈稳定的近线性的正相关,得到粒度呈正态分布和堆积密度大的产品,比表面积及平均粒度随输入能量的改变而稳定地变化;而推进式桨则使振实密度、比表面积及平均粒度对搅拌强度的变化敏感而不规律,制备的产品粒度呈非正态分布,堆积密度小.可见下叶轮应用透平桨使流体对流方式更加平稳可控,在同样的能耗条件下得到的产品性能比推进式桨更好.     

脲酶诱发合成纳米Ni(OH)2及其电化学性能

采用脲酶催化尿素水解,诱发均匀沉淀制备了纳米Ni(OH)2,经XRD测试为-βNi(OH)2。TEM测试显示,向反应体系中加入表面活性剂可将Ni(OH)2的粒径由50 nm降为10 nm。恒流充放电和循环伏安实验表明,纳米Ni(OH)2比微米级Ni(OH)2具有更优的电化学性能,放电容量提高11%左右。其原因在于脲酶的高效催化性使均匀沉淀在很短时间内即被诱发,生成的纳米Ni(OH)2晶体内部缺陷多,有更大的扩散系数(约是微米级Ni(OH)2的3倍),降低了电极的反应内阻,从而有效地改善了质子的传递和扩散。     

石墨烯基复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

石墨烯作为一种具有独特二维结构的新型无机纳米材料,因其优异的力学、热学、电学和光学性能,使其成为应用在电化学领域的理想材料。详细综述了石墨烯基复合材料的各种制备方法,并对其在超级电容器中的应用现状进行了系统总结。     

La(OH)3/SiO2气凝胶的制备及其在净化含磷废水中的应用

采用浸渍沉淀法,制备了La(OH)₃/SiO₂气凝胶吸附材料,并利用XRD、SEM、FT-IR、XPS、BET对吸附剂结构、表面形貌等进行表征。研究了吸附剂投加量、初始pH和共存离子对磷酸根吸附效果的影响,探究了吸附过程的吸附动力学、等温吸附过程及吸附热力学模型。实验结果表明：AER-La0.2(质量比为0.2∶1时)的磷酸根吸附量可达294.1 mg/g(La);且对磷酸根具有较好的吸附选择性;吸附剂添加量为0.4 g/L时获得最好的吸附能力;在较宽的pH范围内保持了较好的吸附能力。准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型的结果更准确,说明吸附过程主要受化学吸附控制且主要为单层吸附。吸附热力学的结果表明,吸附过程为吸热过程,温度越高对吸附越有利。结合表征手段,推断AER-La0.2的主要吸附作用可能为静电吸引及配体交换。     

ZnSn(OH)6基纳米材料在环境光催化中的应用

本征ZnSn(OH)₆具有较宽的带隙(约4.0eV)，价带和导带位置使其具有较高的氧化还原电势，有利于驱动光催化氧化还原反应，在环境净化和能源开发等领域展现出良好的应用前景。本文从ZnSn(OH)₆物理和化学性质出发，介绍了ZnSn(OH)₆晶体结构和表面结构，分析了制备方法对光催化性能的影响；基于ZnSn(OH)₆在光催化方面的应用研究，总结了ZnSn(OH)₆的改性策略，包括引入缺陷、元素掺杂、构建异质结、晶面调控；最后，重点概述了ZnSn(OH)₆基光催化材料在能源(产氢、二氧化碳还原)和环境领域(污水治理、空气净化)的应用。同时指出ZnSn(OH)₆基光催化剂在实际应用研究方面仍处于初步阶段，需要进一步探究改性策略对ZnSn(OH)₆应用需求的精准性，拓展其应用场景，为后续研究工作提供方向和思路，加速其工业化应用的进程。