纳米α-Ni(OH)_2膜的合成及其超级电容性质研究

采用化学沉淀法在室温下合成了一种α-Ni(OH)_2纳米薄膜,探讨了合成温度及表面活性剂的影响。采用XRD、SEM、TEM和BET对材料进行表征。结果表明,合成温度及表面活性剂的种类对产物组成和形貌有较大影响,室温下,样品为厚度约2 nm的薄膜,带有较多的褶皱,比表面积206.8 m²/g;50℃下合成的产物表面褶皱开始消失,且不均匀,有颗粒状物质生成,80℃下的产物褶皱状结构消失,主要为团聚在一起的颗粒组成。同时,将α-Ni(OH)_2纳米膜制成单电极,循环伏安和恒电流充放电测试表明,α-Ni(OH)_2纳米膜具有较好的电化学性质,当充放电电流密度为1 A/g时,电极材料的比容量达到539.6 F/g。     

纳米结构球形β-Ni(OH)_2制备及高速充放电性能研究

提出并分析了纳米结构球形β-Ni(OH)_2的结晶环境,通过对反应液中氨水浓度和pH等因素的有效控制,合成了具有纳米结构的球形β-Ni(OH)_2.借助PSEM、XRD和振实密度等测试手段对合成过程进行了综合考查,得出了合成具有纳米结构球形β-Ni(OH)_2的最佳工艺条件.通过不同倍率下的恒流充放电实验表明,该球镍样品具有比现有普通球镍更好的电化学可逆性,在500～5 000mA/g的高电流密度下给出了328.3～294.5 mAh/g的比容量,并使镍电极的充电时间缩短到4.3 min.     

分等级β-Ni(OH)_2花状微球的制备及其电化学性能研究

以L-精氨酸(L-Arginine)为结构导向剂,利用水热法合成由纳米片组装成的分等级β-Ni(OH)_2花状微球。采用XRD、SEM、TEM及N_2吸附脱附对样品的微观结构、表面特性及比表面积进行了表征,深入分析其合成机理,并通过循环伏安、充放电、交流阻抗等测试考察了该电极材料的电化学性能。结果表明,分等级β-Ni(OH)_2花状微球具有优异的电化学电容特性,在电流密度为5 m A/cm~2时,β-Ni(OH)_2的比电容值高达1 048.5 F/g,500圈充放电循环后,其比电容仅衰减了9.2%,可见所制得样品是一种理想的超级电容器电极材料。     

花状α-Co(OH)_2的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以六水氯化钴、氢氧化钠及氨水为原料,在室温且不使用表面活性剂的条件下制备了纳米花状α-Co(OH)_2球形颗粒;用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征了α-Co(OH)_2纳米花的组分、结构和形貌,用差示扫描量热仪(DSC)研究了α-Co(OH)_2纳米花对高氯酸铵(AP)热分解性能的影响。结果表明,α-Co(OH)_2为球形颗粒,粒径大小均一,是由纳米片组成的花状结构,纳米花的直径为300~400nm;当α-Co(OH)_2纳米花质量分数为3%时,AP的分解温度为281℃,与纯AP相比提前了158℃,放热量达1 502J/g,表明α-Co(OH)_2纳米花对AP的热分解具有优异的催化作用。     

微纳米氢氧化镍的制备与表征

以醋酸镍和氨水为原料,水热法制备了微纳米花瓣片状β-Ni(OH)_2粉体。用TG-DTA、FT-IR、XRD、SEM分别对合成的样品进行热分析,物相和形貌分析。研究结果表明:反应温度在180℃和200℃下可制备得纯相β-Ni(OH)_2;SEM照片表明制备的粉体为球形颗粒,表面呈花瓣片层状,花瓣厚度均匀结构清晰。通过研究反应温度对β-Ni(OH)_2微观形貌的影响,探讨了β-Ni(OH)_2花瓣片状微球的生长机制。     

液相阴离子对合成Al代α-Ni(OH)_2结构和电化学性能的影响

采用尿素分解法制备了Al代α-Ni(OH)2粉体材料,主要考察了合成过程中液相阴离子(SO42-和NO3-)对Al代α-Ni(OH)2微观结构和电化学性能的影响。XRD分析表明液相中的NO3-有利于提高Al代α-Ni(OH)2的结晶度,并且合成的Al代α-Ni(OH)2具有较大的层间距。FT-IR和TGA测试表明液相阴离子在合成过程中会嵌入Al代α-Ni(OH)2的层间,进而影响其晶体结构、含水量和热稳定性。SEM图像表明尿素分解法制备的Al代α-Ni(OH)2是具有明显次级结构的球形颗粒,并且颗粒的次级结构形状与液相阴离子密切相关。采用CV、EIS和充放电测试表征了合成样品的电化学性能,发现液相含有NO3-条件下合成的Al代α-Ni(OH)2具有相对较好的电化学反应可逆性和高的放电比容量。     

正极材料纳米Li2FeSiO4/C的溶胶–凝胶法合成及电化学性能

采用溶胶–凝胶法,以抗坏血酸作为碳源并添加表面活性剂聚乙二醇(PEG)合成纳米复合材料Li2FeSiO4/C。研究了PEG对Li2FeSiO4/C结构及电化学性能的影响。结果表明:添加PEG后合成的纳米Li2FeSiO4/C颗粒细小(约50nm),表面均匀包覆一层碳。因此,纳米复合粉体Li2FeSiO4/C在充放电过程中具有更小的扩散阻力和更高的电导率,而均匀的碳层能够减少活性物质与电解液之间副反应的发生。室温下以C/16倍率充放电,首次放电比容量为138.2mAh/g,并且在不同倍率下循环40次后仍保持在130.4mAh/g。     

纳米α-Ni(OH)_2的电沉积制备及其嵌锂性能研究

以Ni(NO3)2水溶液为电解液,通过电沉积法在泡沫镍基体上原位生长了Ni(OH)2薄膜。采用X-射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重分析和场发射扫描电子显微镜对样品的微观结构进行了分析,发现该样品是具有片状纳米次级结构的α-Ni(OH)2,其内部含有一定量的结晶水和层间阴离子;采用循环伏安、交流阻抗和充放电测试研究了样品的嵌锂性能,结果表明该样品具有很高的嵌锂活性和良好的倍率性能,在50 m A/g充放电电流密度下样品的首次放电比容量为1 435 m Ah/g,第二圈放电比容量为970 m Ah/g,即使是在1 000 m A/g的高电流密度下样品仍具有281.9 m Ah/g的放电比容量。     

烧结温度对Fe(OH)3胶体制备Fe2O3材料储锂性能的影响

以Fe(OH)_3胶体为铁源,探索了一步烧结法制备二维片状结构Fe_2O_3电极材料,考察了烧结温度(400、500、600和700℃)对材料微观结构和储锂性能的影响。结果表明:400℃烧结的样品为α-Fe_2O_3/Fe_3O_4复合材料,其他温度烧结得到的是纯的α-Fe_2O_3;随着烧结温度的升高,组成片状结构致密相连的不规则颗粒逐渐分离,二维片状结构接近坍塌。电化学性能研究发现:500℃下得到的样品电极具有相对较好的储锂性能,在1 A/g的电流密度下循环450圈后放电比容量达628.6 mA·h/g,当电流密度为4 A/g时,放电比容量仍有352.3 mA·h/g。动力学及电极稳定性分析发现,500℃烧结的样品Li~+扩散系数最大(还原峰和氧化峰对应的扩散系数值分别为:1.57×10~(–13)和4.60×10~(–13) cm~2/s),充放电循环过程中结构稳定性最好。     

正极材料纳米Li2FeSiO4/C的溶胶-凝胶法合成及电化学性能

采用溶胶-凝胶法,以抗坏血酸作为碳源并添加表面活性剂聚乙二醇（PEG）合成纳米复合材料Li2FeSiO4/C。研究了PEG对Li2FeSiO4/C结构及电化学性能的影响。结果表明：添加PEG后合成的纳米Li2FeSiO4/C颗粒细小（约50 nm）,表面均匀包覆一层碳。因此,纳米复合粉体Li2FeSiO4/C在充放电过程中具有更小的扩散阻力和更高的电导率,而均匀的碳层能够减少活性物质与电解液之间副反应的发生。室温下以C/16倍率充放电,首次放电比容量为138.2mA h/g,并且在不同倍率下循环40次后仍保持在130.4 mA h/g。     

稀土Nd~(3+)与Cu~(2+)掺杂非晶态纳米Ni(OH)_2材料的电化学性能

晶态氢氧化镍[Ni(OH)2]在碱性电解液中易发生相变,影响其电化学性能。文中采用微乳液快速冷冻共沉淀法制备Nd3+和Cu2+复合掺杂非晶态纳米Ni(OH)2粉体材料,并对其结构形貌及物理特性进行表征分析。结果表明,制备出的非晶态Ni(OH)2样品材料,微结构含有较多结晶水,物相近似球形,粒径大小在20—30nm。对样品电极材料的电化学性能测试发现,掺杂Nd3+和Cu2+的摩尔比为2∶1时,所制备的样品材料合成镍电极,并组装成MH-Ni模拟电池,在恒电流80mA/g下充电6h,40mA/g放电,终止电压为1.0V的充放电条件下,放电比容量高达348.0mA.h/g,放电中值电压为1.2723V,同时样品电极材料的氧化还原可逆性较好,电极过程的电化学阻抗较小。电化学性能优于目前MH-Ni生产应用的晶态β-Ni(OH)2电极材料。     

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。     

空心/多孔α-Fe_2O_3纳米材料的制备及其储锂性能研究

以Fe-MOFs为自模板,经NaOH溶液预处理,通过自刻蚀过程在Fe-MOFs表面覆盖Fe(OH)_3层结构,再经过高温热处理成功制备得到空心多孔结构α-Fe_2O_3纳米材料。研究表明,预处理过程中形成的Fe(OH)_3层在高温煅烧过程中对于产物形貌的维持起了重要的作用。将空心多孔结构α-Fe_2O_3纳米材料作为锂离子电池负极材料,展现了优异的充放电循环稳定性能。0.1C倍率下充放电循环100圈,仍能保持915.4 mAh/g的放电比容量。     

La掺杂Al代α-Ni(OH)_2电极材料的性能

采用尿素均相沉淀法制备了La掺杂Al代α-Ni(OH)2粉体材料,表征了其微观结构和形貌,并测试了样品作为MH-Ni电池正极活性材料的电化学性能.结果表明,制备的样品颗粒呈类球形,与Al代α-Ni(OH)2相比,结晶度增强,具有更大的晶格层间距,电极反应具有更好的可逆性和较小的电化学阻抗,在0.1C下放电比容量达403.04mA·h/g,放电中值电压较高并稳定于1.29V,1C下放电比容量达343.47mA·h/g,充放电循环50次容量保持率为90.31%,显示了良好的较大倍率放电性能.     

Co-Zn复合掺杂纳米氢氧化镍的制备及性能

采用微乳液法合成了Co、Zn复合掺杂的纳米Ni(OH)_2粉体,通过改变温度、pH值对产品堆积密度、比容量的影响, 发现T=50℃、pH=11时,样品电极的性能较好,以50 mA·g~(-1)恒电流充放电,终止电压为1．0V的充放电制度下,其比容量达 282mAh·g~(-1),样品经过50次循环后容衰减率仅为2．5％．     

Ni(OH)_2/C复合电极材料的合成及超电容性能研究

采用溶剂热法合成Ni(OH)_2/C复合电极材料,研究C对复合电极材料电化学性能的影响。测试结果表明,产物为片状不规则外观,且Ni(OH)_2未发生晶型结构改变,Ni(OH)_2/C复合电极材料表现出较好的电化学性能,首次放电比容量达到185.0 F·g~(-1)。当测试电流密度为0.5A·g~(-1)时,充放电循环200次后的比容量保持率为92.5%,说明复合材料具有较好的循环稳定性。     

固相法合成纳米氧化镧

以六水氯化镧与氢氧化钠为反应物，在室温下通过固相化学反应首先合成前驱物氢氧化镧，经热分解得到纳米氧化镧。用透射电镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对产物的组成、大小及形貌进行表征。结果表明：产物纳米氧化镧为球形结构，平均粒径为15nm，确定了固相反应制备纳米氧化镧的最佳工艺条件为：焙烧温度为750℃，焙烧时间为2．5h。并考察了加入表面活性剂对粒径大小和分散性的影响。加入0．5％（表面活性剂占总反应物质量分数）的表面活性剂聚乙二醇600可使粒子尺寸变小，分散性好，克服团聚现象。     

白云石制备的纳米氢氧化镁的性能及其影响因素

探讨了白云石碳化法制备纳米级氢氧化镁的工艺条件,研究了沉淀剂、反应温度对纳米级氢氧化镁形貌的影响,以及表面活性剂对纳米级氢氧化镁分散性的改善,并对反应机理进行了阐述.结果表明:以氨水为沉淀剂所得的纳米氢氧化镁近似六边形的薄片状,平均粒径为16nm,其结构稳定性优于以氢氧化钠为沉淀剂的产品.当反应温度为30℃时,Mg(OH)_2形成细小晶核,薄片的厚度为5～7nm,晶粒粒径为10～15nm;反应温度为50℃时,晶核开始生长为大晶粒,但排列无规则;反应温度为70℃时,Mg(OH)_2薄片的厚度增至10nm左右,晶粒粒径为10～20nm,具有规则排列的完整晶粒:反应温度为80℃时,Mg(OH)_2晶粒具有不规则排列.加入表面活性剂聚乙二醇或十二烷基硫酸钠可以提高纳米粒子的分散性.当表面活性剂聚乙二醇用量为氢氧化镁的3.0%(以质量计,下同)时,纳米氢氧化镁的分散性最好,片层的厚度约为10 nm,平均粒径为20 nm.当表面活性剂十二烷基硫酸钠用量为氢氧化镁的4.0%时,纳米氢氧化镁具有较好的分散效果,平均粒径为20nm.     

Ni(OH)_2/石墨烯/Co(OH)_2电极材料制备及其电容性能研究

将具有法拉第赝电容但导电性较差的材料与具有良好导电性的石墨烯结合是提高超级电容器电极材料电容性能的合理策略。以水热法制备的Ni(OH)_2/石墨烯复合材料与生长有Co(OH)_2的泡沫镍制得修饰电极。用循环伏安法(CV)、恒电流充放电(CP)和电化学阻抗(EIS)测试了其在6 mol/L KOH溶液中的电容行为。实验表明,片状六边形Ni(OH)_2插入薄膜状石墨烯片层间,Ni(OH)_2/石墨烯/Co(OH)_2电极材料有良好的电容性能,在电流密度为1 A/g时比电容量达到了294 F/g,能量密度为36.75 Wh/kg。充放电循环1 000圈后比电容值仍是初始电容的92.7%。     

Ni(OH)2/ACMS复合电极材料的合成及其超电容性能研究

以可溶性淀粉为原料,通过水热法和高温碳化得到活性炭微球(ACMS),然后与Ni(Ac)_2·4H_2O、LiOH溶液反应,得到Ni(OH)_2/ACMS复合电极材料。测试结果表明,最终产物具有球状规则外观,Ni(OH)_2均匀分布在其表面,XRD测试表明Ni(OH)_2晶型结构未发生改变。Ni(OH)_2/ACMS复合电极材料具有良好的电化学性能,首次放电比容量为223.0 F·g~(-1),在0.5A·g~(-1)测试电流密度条件下,充放电循环200次后的比容量保持率为90.0%,说明复合材料具有较优异的循环稳定性。