NiCo2O4/氧化石墨烯复合材料制备与电化学性能研究

为了研究NiCo₂O₄/氧化石墨烯(NiCo₂O₄/GO)复合材料的电化学性能,本文通过先水热合成前驱体再煅烧的方法制备了一系列NiCo₂O₄/GO复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学方法对其进行物理表征,其中以GO质量浓度为1 mg/mL悬浊液制备出的NiCo₂O₄ /GO-3复合材料呈类海胆状结构.在1 M KOH水溶液中使用循环伏安法、恒电流充/放电法和交流阻抗法研究了NiCo₂O₄/GO复合材料电化学性能.研究表明,与纯NiCo₂O₄相比,制备的NiCo₂O₄ /GO复合材料的比容量和赝电容性能均有明显提高,这主要是由于NiCo₂O₄ /GO复合材料中NiCo₂O₄与GO纳米片的相互作用形成的高孔隙率复合结构;NiCo₂O₄ /GO-3复合材料在电流密度为0.5~3.0 A/g时,比电容超过650 F/g,具有良好的倍率性能和高比容量.采用本文方法合成的NiCo₂O₄/GO复合材料,既提高了其倍率性能又保证了高比容量,是一种良好的超级电容器电极材料.     

ZnCo2O4-ZnO@C@CoS核壳复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器以其高功率性能、稳定的循环性能和优良的安全性等独特优势,作为储能器件在新能源汽车和移动电子设备等方面极具前景。然而,其能量密度相对较低,限制了实际应用。为提升电化学活性,本研究通过简便的溶剂热法、煅烧处理和电化学沉积技术,在碳包覆的ZnCo₂O₄-ZnO微球上沉积了Co S纳米片(ZCO-ZO@C@Co S)。碳层不仅可以促进电子传输,增强导电性,还提升了结构的稳定性; CoS纳米片之间形成的开放网络空间促进了离子快速传输。此外,CoS纳米片具备丰富的电活性位点,实现了快速可逆的氧化还原反应;核壳结构内部的纳米线、碳层和外层纳米片的共同作用,有效提升了材料的整体电化学性能。因此,ZCO-ZO@C@CoS在1.5A·g^-1时的比电容达到1944F·g^-1(972.0C·g-1),20A·g^-1高电流密度下循环10000次后比容量保持率为75%。由ZCO-ZO@C@CoS(正极)和活性炭(负极)组成的非对称超级电容器器件也表现出优异的比电容、高的倍率性能和优异的循环稳定性...     

简易合成MgCo2O4纳米线及其电化学性能研究

通过水热路径引入表面活性剂十二烷基磺酸钠在泡沫镍上成功合成出比表面积较大、超薄多孔的MgCo₂O₄纳米线。研究表明,MgCo₂O₄纳米线展示出紧密交织透明的网格状结构且在5 A/g的电流密度下,比电容高达2128 F/g。在40 A/g的情况下循环6000周次后,比电容保持了原始容量的98.4%。将该纳米线和活性炭分别作为正极和负极组装成非对称超级电容器,其比电容可达65.32 F/g且在功率密度为338.95 W/kg下能量密度可达20.41 Wh/kg。上述结果表明该非对称超级电容器是一个较好的储能装置,在实际应用中拥有良好的潜力。     

核壳结构MnCO3@Mn3O4球形颗粒的制备及其电化学性能研究

以硫酸锰为原料合成出球状MnCO3作为前驱体,加入KMnO4,通过化学沉淀法成功制备出粒径范围在0.5～1.0μm的核壳结构MnCO3@Mn3O4球形颗粒。通过对比实验发现,MnCO3、KMnO4和盐酸的添加量对最终产物的形成有很大的影响。电化学性能测试表明,核壳结构MnCO3@Mn3O4球形颗粒兼有双电层电容和赝电容特性,其最大比电容可以达到156F/g。     

水热法制备CoFe2O4/石墨烯复合物及其电化学性能

本研究采用水热法制备了质量比为2∶1的CoFe2O4/石墨烯(CoFe2O4/graphene)复合物,利用XRD、FT-IR和TEM对样品的结构和形貌进行了表征,采用循环伏安法(CV)和恒电流充放电测试研究了其电化学性能。结果表明,CoFe2O4均匀的分布在石墨烯表面,粒径大约为10nm。在0.5A/g的电流密度下,比电容为105F/g。1000次循环后,电容保持率在90%以上。     

Ni/Co3O4花状电极材料的合成及其电化学性能与第一性原理研究

通过水热法制备了一种单质镍掺杂Co₃O₄(Ni/Co₃O₄)的粉末,用伏安特性循环法研究了其电化学性能,同时根据第一性原理从原子尺度和电子结构的角度探究了Ni和Co₃O₄的掺杂机理。首先合成Ni/Co₃O₄粉末;其次对合成的材料结构及性能进行XRD和SEM表征分析,研究不同钴源及同一钴源不同钴镍比对制备的镍Ni/Co₃O₄形貌的影响;最后在不同缺陷和不同掺杂的影响下,建立准确的材料性能预测模型,揭示了修饰电极掺杂改性的微观机理。结果表明,不同钴源均制备出了花状形貌的Ni/Co₃O₄复合材料,电化学性能测试得到其比电容为670F/g;第一性原理计算所得掺杂机理,揭示了电化学修饰的Ni/Co₃O₄复合电极较大提高了材料的导电性能。     

生物质衍生碳/MnO2复合材料在超级电容器中的应用进展

超级电容器具有充放电速度快、能量密度高、循环稳定性好等优点,而电极材料决定超级电容器的电化学性能。可再生生物质经过高温炭化可制备不同微观结构的碳材料,然而,这些碳材料存在比容量低的缺点;MnO₂具有高理论比电容,缺点是循环稳定差。生物质衍生碳与MnO₂复合可以实现两者优势互补。首先介绍了生物质衍生碳/MnO₂复合材料的制备方法,包括化学法、水热法和电沉积法。然后,按照不同生物质衍生碳的微观结构进行分类,综述了多孔碳/MnO₂、碳球/MnO₂、碳纤维管/MnO₂、碳纳米片/MnO₂和三维碳/MnO₂复合材料的制备及在超级电容器中的应用性能。最后,总结了综合性能最优的生物质衍生碳/MnO₂复合材料,并针对该领域存在的问题提出了其未来发展方向。     

NiCo2O4/C复合电极材料的制备以及超级电容性能

采用化学共沉淀法合成了纳米级NiCo2O4/C复合材料,并以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行了结构和形貌的表征,结果表明,合成的复合材料为立方尖晶石结构,其粒径大小为30～40nm,颗粒呈球形且分布均匀。循环伏安(CV)、恒电流充放电测试表明,NiCo2O4/C复合材料在6mol/LKOH水系电解液中表现出优异的超级电容特征,在0～0.9V的电位范围内,NiCo2O4/C电极材料比电容量可高达290.49F/g,并具有良好的可逆性和优异的循环性能。     

CuO/CuxSy八面体核壳结构的合成及其电化学性能EI北大核心CSCD

在室温下通过离子交换过程,快速制备双壳层中空氧化铜/硫化铜(CuO/CuxSy)八面体材料.通过调节硫化时间,双壳层中空CuO/CuxSy八面体的形貌和硫化物/氧化物组成发生改变,进而影响其电化学性能.通过XRD,SEM,TEM和XPS对该八面体的形貌结构进行测试分析.测试表明该中空结构具有相互交叉的CuxSy纳米片构成的外壳和位于八面体内部的CuO核层部分.双壳层中空CuO/CuxSy八面体的独特结构和CuO,CuxSy之间的协同效应有利于材料的电化学过程.当硫化时间为6 h时双壳层中空CuO/CuxSy八面体在1 A·g^-1的电流密度下具有高达413.6 F·g^-1的比电容,并且其在20 A·g^-1的电流密度下具有较好的倍率性能和循环稳定性.     

PbO2-MnO2共沉积电化学行为研究

采用旋转圆盘电极(Rotating disk electrode,RDE),通过循环伏安法(Cyclic voltammetry,CV)分析了硝酸锰浓度、硝酸浓度、硝酸铅浓度和溶液温度对PbO_2和MnO_2共沉积的影响规律,获得了PbO_2和MnO_2共沉积的最优条件。探究了旋转圆盘电极转速对PbO_2和MnO_2共沉积的影响,发现最优条件下其共沉积行为主要受电化学控制。使用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)观察PbO_2-MnO_2沉积层表面形貌,发现PbO_2-MnO_2沉积层表面以圆球状结构为主。通过X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)检测到PbO_2-MnO_2沉积层表面出现了一种α-MnO_2、α-PbO_2、β-PbO_2三相同时存在的混合结晶状态。     

不同锰源对尖晶石型锰酸锂性能影响的研究

分别以自制锰源和工业用电解二氧化锰为原料,采用固相合成法,将锰源和碳酸锂的混合物合成尖晶石型锰酸锂.通过扫描电子显微镜、X射线衍射的方法研究了不同锰源合成的尖晶石型锰酸锂之间形貌和结构的区别,通过电性能测试研究了不同锰酸锂对锂离子电池电性能的影响.结果表明：合成的锰酸锂都有良好的尖晶石型立方结构,以碳酸锰为原料的自制三...     

Application of NiCo2O4 as a catalyst in the conversion of p-nitrophenol to p-aminophenol

Transition metal containing spinel structure type oxides exhibit characteristic structural, electrical, magnetic and catalytic properties. Present work investigated a novel application of nickel and cobalt containing spinel oxide (NiCo₂O₄) in the conversion of p-nitrophenol to p-aminophenol. The oxide compound was synthesized by citrate gel method and characterized by powder X-ray diffraction method and scanning electron microscopy. The conversion process involved room temperature hydrogenation of p-nitrophenol by aqueous sodium borohydride. Powder nickel cobalt oxide was used as a catalyst. The reduction of p-nitrophenol has been monitored by UV-VIS and IR spectroscopic analysis. Complete conversion of the nitro compound to amino compound was achieved within a minute.     

Fe-doped NiCo2O4 hollow hierarchical sphere as an efficient electrocatalyst for oxygen evolution reaction

We prepared porous Fe-doped nickel cobaltate (Fe-NiCo₂O₄) hollow hierarchical nanospheres through a facile self-templated synthetic strategy. Due to the porous hollow structure and composition, the Fe-NiCo₂O₄ presented vastly superior electrocatalytic activity for the oxygen evolution reaction (OER), compared with NiCo₂O₄ and the majority of other OER catalysts. With an aim of stimulating a current density of 10 mA·cm⁻², the Fe-NiCo₂O₄ catalyst needs an overpotential of 210 mV, which is on a par with the general properties of commercial IrO₂. In addition, the Fe-NiCo₂O₄ catalyst performed stably in long-term testing. The excellent activity and long-term stability showed that such catalysts have great promise for widespread application in the field of water splitting.     

低温固相反应工艺对NiFe_2O_4纳米粉体形貌的影响

为了改善NiFe2O4纳米粉体气敏性,采用低温固相反应法制备了不同形貌的NiFe2O4纳米粉体.以FeSO4·7H2O、NiSO4·6H2O和NaOH作为反应物,充分研磨制备前驱体,通过先抽滤后600℃热处理和先600℃热处理后抽滤制备了两种NiFe2O4纳米粉体,通过X射线衍射和扫描电镜考察了不同制备工艺对纳米晶粒尺寸及形貌的影响.XRD和SEM分析结果表明:两种制备工艺均能生成NiFe2O4尖晶石相.先抽滤后热处理制备的NiFe2O4纳米粉体颗粒尺寸约为80nm,颗粒呈立方体结构.而先热处理后抽滤制备的NiFe2O4纳米粉体,由于热处理过程中存在Na2SO4相,使得NiFe2O4纳米粉体颗粒呈圆形片状结构分布,颗粒尺寸为50nm,厚度约10nm.     

温度对燃烧包覆LiMn2O4/ZnO及其电性能的影响

通过葡萄糖辅助低温燃烧制备ZnO包覆型LiMn2O4,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、循环伏安、交流阻抗以及恒流充放电测试等手段,研究了温度对产物晶体结构、微观形貌及电化学性能的影响。XRD结果表明所有产物均为单相尖晶石型LiMn2O4结构。SEM结果表明产物的颗粒尺寸随温度的升高而增大。电化学性能测试表明400℃和500℃制备的LiMn2O4/ZnO具有相对优异的电化学性能,室温1C条件下首次放电比容量分别为119.3mAh/g、116.3mAh/g,循环100次后容量保持率分别85.6%、87.8%。尖晶石LiMn2O4电极的阻抗谱特征与温度有关,电池的电化学性能主要受电荷转移电阻(Rct)影响。     

Magnetic properties of NiSb2O4

The magnetic transition of the antimony oxide NiSb₂O₄ has been studied using heat capacity measurements and magnetic susceptibility data. The Néel temperature previously evaluated from neutron diffraction is confirmed: T_N = 45 ± 1 K. The entropy excess ΔS(20 – 60 K) associated with the transition is calculated and compared with the theoretical value. The susceptibility data are interpreted in terms of a Curie-Weiss law (θ_p = − 98K, M_eff = 3.98 μ_ß). Exchange integrals are evaluated.     

Insertion/extraction reactions of lithium with LiV2O4

Lithium has been inserted into, and extracted from, the spinel Li_1.0V₂O₄ both electrochemically and chemically. Electrochemical and structural data show that in the system Li_1+xV₂O₄, for 0 < x ≤ 0.5, Li⁺ ions are inserted into the interstitial octahedral sites of the A_tet[B₂]_octX₄ spinel structure. At x ≈ 0.5, Li⁺ ions in the tetrahedral A-sites are displaced into the remaining octahedral sites to yield, at x = 1, a rocksalt phase Li₂V₂O₄; the [B₂]X₄ framework is unperturbed by the lithiation process. This framework also remains intact when Li⁺ ions are removed from Li_1.0V₂O₄ to a composition Li_0.67V₂O₄. Further extraction of lithium from the structure is accompanied by migration of some vanadium ions from the B-sites to the interstitial octahedral sites of the spinel structure. This process reduces the crystal symmetry from cubic to trigonal symmetry. In Li_0.27V₂O₄ the structure resembles that of Li_0.22VO₂, obtained by delithiation of layered LiVO₂, in which the vanadium cations are distributed in a 2:1 ratio between alternate cubic-close-packed oxygen layers; in the LiV₂O₄ spinel this ratio is 3:1.     

不同碳源对纳米锌铝尖晶石合成及颗粒粒径的影响

以硝酸铝、硝酸锌和柠檬酸为原料,以炭黑和酚醛树脂为碳源,采用溶胶-凝胶法制备了纳米锌铝尖晶石粉体,研究了高温还原气氛下不同碳源对纳米锌铝尖晶石合成及颗粒粒径的影响,并以高温氧化气氛热处理、无碳引入的试样作对比。研究表明:在还原气氛下,引入碳源的试样在600℃热处理后,锌铝尖晶石峰不明显,主要是因为碳起空间位阻作用,阻碍了离子传质;800℃热处理后可合成锌铝尖晶石,且纳米颗粒尺寸较小(20~30nm);热处理温度升高至1 000℃时,纳米锌铝尖晶石颗粒尺寸变化不大,碳的空间位阻作用抑制了颗粒长大和烧结。与炭黑相比,酚醛树脂抑制锌铝尖晶石颗粒长大的效果更好,可能因为树脂碳化后呈玻璃态,空间阻隔作用更强。但热处理温度不低于1 200℃时,纳米锌铝尖晶石易被CO或C还原,锌以Zn(g)的形式逸出,只有α-Al2O3相。然而,在空气气氛下,600℃热处理后即可合成纳米锌铝尖晶石,但热处理温度从600℃升至800℃时,锌铝尖晶石颗粒长大较明显,颗粒尺寸从27.5nm增至54.6nm,并呈烧结状。     

A neutron diffraction study of the ferrimagnetic spinel NiCo2O4

Neutron-diffraction experiments at 4.2K on a polycrystalline sample of the spinel NiCo₂O₄ prepared at 320°C revealed 92% occupancy of the tetrahedral (A) sites by cobalt and Neel ferrimagnetism with mean A-site and B-site moments 〈μ_A〉 = 2.29(9)μ_B and 〈μ_B〉 = ?0.97(13)μ_B. Diffuse scattering and electron microscopy demonstrated variations with position in the Ni/Co ratio. These and literature-magnetization data are interpreted with the assumption that the σ-bonding d orbitals form itinerant-electron states with overlapping energies for A-site Co²⁺ and B-site Ni²⁺ configurations. The formal valencies for these ions become low-spin Co_A^(3?δ)+ and Ni_B^(2+δ)+, where δ increases with externally applied field H.