蛋黄-壳NiCoP@N-C材料的制备及其储钠特性研究

NiCo基磷化物因其优异的导电性和较高的理论容量,被认为是最有潜力的钠离子电极材料.然而,NiCo基磷化物在钠离子嵌入/脱出时会发生严重的体积应变,导致NiCo基磷化物的倍率特性降低,循环稳定性大幅度衰减.针对这些问题,采用多巴胺包覆-煅烧-磷化处理法制备了蛋黄-壳结构的NiCoP@N-C材料,在该材料中,氮掺杂碳层有效地改善了电极材料固有的电导率和结构完整性;独特的蛋黄-壳结构显著减缓了在钠离子嵌入/脱出过程中的体积膨胀.当NiCoP@N-C作为钠离子电池负极材料时表现出优异的电化学性能.在0.1 A·g^(-1)电流密度下,循环100圈后的可逆比容量仍高达462.3 mAh·g^(-1).

NiCo2S4/木材液化物碳气凝胶复合材料的制备及电化学性能

以木材液化物为前驱体原料,经凝胶、碳化、活化法制备的碳气凝胶(CA)为基材,通过两步水热法在其骨架表面原位负载NiCo2S4得到NiCo2S4/木材液化物碳气凝胶(NiCo2S4-CA)复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附实验、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段来表征NiCo2S4-CA材料的物相结构和表面形貌,通过循环伏安法、恒电流充放电及电化学交流阻抗等测试方法研究其电化学性能,探究其电荷储存机理。结果表明:NiCo2S4纳米颗粒锚定在具有珊瑚网络结构的CA骨架表面,形成丰富的多级孔隙结构。CA的引入有利于NiCo2S4的良好分散,缓解其团聚问题,且不会改变NiCo2S4的晶体结构。NiCo2S4-CA3作为超级电容器电极材料表现出极好的电化学性能,其比容量最大值为1 040.2 F/g(1 A/g),较小的等效电阻为1.01Ω和良好的循环稳定性,经2 000次恒流充放电(10 A/g)循环后,保持着初始比电容的56.61%,优于纯NiCo2S4的47.33%。NiCo2S4-CA3复合材料在20 A/g超大电流密度的电容保持率高达74.34%,远高于纯NiCo2S4的57.65%,电荷储存动力学显示其电化学过程由表面电容控制和扩散控制过程共同作用。该合成工艺简单且成本较低,NiCo2S4-CA3作为超级电容器电极材料在要求高容量、大电流密度领域具有极其广阔的应用前景。

原位合成NiCo-MOF/MXene材料的电容性能研究

在不使用任何黏合剂的情况下,将镍钴双金属有机框架材料(NiCo-metal organic framework,NiCo-MOF)和MXene材料附着在泡沫镍(nickel foam,NF)表面,合成了高性能电极材料,这两种材料结合生长出的层状结构有利于离子的快速传导,减少了活性材料的无效堆砌,同时表现出理想的电化学性能。当投入原料的镍钴物质的量之比为1∶2时,制得的电极材料在5 mA/cm^(2)的电流密度下表现出4.96 C/cm^(2)的优良比电容。得到的电极与活性炭(activated carbon,AC)负极组装成不对称超级电容器后,在10.09 W/cm^(2)的功率密度下,得到的超级电容器的能量密度可达到1530 mWh/cm^(2),并且当功率密度升高到102.29 W/cm^(2)时,能量密度仍可以保持在770 mWh/cm^(2)。在15 mA/cm^(2)的电流密度下,经过5000次充放电循环后,不对称超级电容器的电容保持率为98.52%。

自模板法制备壳核结构NiCo_(2)O_(4)及其电催化性能研究

一种低成本、环保、容易制备的氧还原、氧析出双功能催化剂在环境保护和能源储存与转换方面至关重要。通过一步水热法制备了NiCo-甘油酸盐纳米球,并以其为前驱体,通过控制后续热处理过程中的加热速率,利用前驱体的非均匀收缩得到了单层壳核和双层壳核两种结构的NiCo_(2)O_(4)。结果表明:两种结构的材料其壳和核都是由纳米颗粒的NiCo_(2)O_(4)晶体组成,并且双层壳核结构的材料具有更高的比表面积。故其在碱性电解液中表现出优异的氧还原及氧析出双功能电催化性能和导电性。电化学测试结果表明,双层壳核结构的NiCo2O4具有5.58mA/cm^(2)的氧还原(ORR)极限电流密度,并且其氧析出(OER)在10mA/cm^(2)处的过电位仅为400.6mV。

偏钒酸根掺杂的NiCo-LDH电极的制备及性能研究

超级电容器是近年来电化学储能器件研发的热点之一,其电极材料对其性能起决定性作用。为了合成具有优异超电容性能的NiCo基二维层状双氢氧化物(LDH)电极材料,首先通过一步水热法在泡沫镍网表面制备NiCo-LDH纳米阵列;然后在水-乙二醇体系下,通过二次溶剂热反应,制备偏钒酸根掺杂的NiCo-LDH纳米阵列;最后,通过碱转化得到性能优异的电极材料。用此电极与活性碳组装成全固态不对称超级电容器件,在电压为0~1.8 V、功率密度为9 mW/cm^(2)时,器件的能量密度达0.416 mW·h/cm^(2),且具有良好的循环稳定性。

NiCo-LDH与醋糟衍生碳复合材料的制备及其在超级电容器中的应用

以废弃醋糟为碳源,通过氢氧化钾活化制备多孔性、高比表面积的醋糟衍生碳,再采用水热法制备出双金属氢氧化物/醋糟衍生碳(NiCo-LDH/C)复合电极材料。利用循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)、XRD以及场发射扫描电镜(SEM)等测试方法表征复合材料的形貌和性能。结果表明,在10 A/g的电流密度下该材料的比电容可达915 F/g;1000次充放电后电容量仍保持82.5%。NiCo-LDH/C复合材料在能量存储领域具有巨大应用潜力。

超级电容器用NiCo-LDH电极材料研究进展

镍钴层状双金属氢氧化物(NiCo-LDH)具有理论比电容大、成本低等优势,作为超级电容器电极材料得到广泛研究,但导电性能和电化学性能较差,限制了实际应用。简要介绍NiCo-LDH电极材料的储能原理、电化学性能影响因素(如比表面积、孔径和导电性等)和制备方法,其中包括水热法(溶剂热法)、微波法、电化学沉积法、化学共沉淀法和牺牲模板法等。重点介绍NiCo-LDH电极材料的改性研究(如改变形貌、制备复合材料等),并对研究方向进行展望。

碳纸自支撑N掺杂碳纳米管复合MoC/NiCo异质结构的电解水析氧性能

电催化分解水是当今最有成效的产氢方法之一,而析氧反应是水分解的决速步,但其动力学缓慢,因此,开发能有效加速析氧反应的电催化剂成为研究者关注的焦点。首先,选择以碳纸(CP)为自支撑基底,原位水热生长氧化锌(ZnO)纳米针,后进一步通过水热在其上生长NiCoMo的层状氢氧化物(NiCoMo-LDH)纳米片,制得NiCoMo-LDH/ZnO/CP。最后,以双氰胺(DCDA)作为碳源和氮源,与NiCoMo-LDH/ZnO/CP在N_(2)气氛下共退火2 h,制备出CP自支撑的封装有MoC和NiCo纳米粒的N掺杂碳纳米管(NCNT)阵列MoC-NiCo@NCNT/CP。由于MoC和NiCo的协同作用、高电导性以及无黏合剂的自支撑电极构建,使得所研制电极MoC-NiCo@NCNT/CP在1 mol·L^(-1)KOH溶液中具有很好的电解水析氧活性,过电位仅需243 mV时即可获得50 mA·cm^(-2)的电流密度,比RuO_(2)催化剂析氧过电位更低。此外,MoC-NiCo@NCNT/CP还显示出较好的稳定性。

三维花状NiCo-LDHs对染料废水的吸附性能研究

层状双金属氢氧化物(LDHs)材料对阴离子废水具有优异的吸附作用。以三乙醇胺为碱源,通过水热法合成了3种花簇状NiCo-LDHs材料,并讨论了3种材料对甲基橙(MO)废水的吸附性能,结果表明,3种材料对MO具有快速吸附能力,最大吸附量分别为1001.64、1142.07、1003.18 mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程,表明了该吸附过程为单层吸附。Ni Co-LDHs可以作为一种高效的吸附材料,去除染料废水中的MO。

NiCO分子结构与解析势能函数

用密度泛函理论的B3P86方法,对镍原子采用LANL2DZ收缩价基,碳原子和氧原子采用6-311+G~*基组,对NiC、NiO和NiCO体系的结构进行优化,计算表明:NiC分子基态为~1∑^+态,键长为R_e=0.16070 nm,离解能为3.62948 eV.NiO分子基态的平衡核间距为0.16784 nm,其电子态为~3∑^-,离解能为3.45119 eV,拟合得到Murrell-Sorbie势能函数;NiCO分子有两个线性稳定构型,其中一个构型为Ni—C≡O(C_(∞υ)),电子态为~1∑^+,平衡核间距为R_(NiC)=0.16621 nm,R_(co)=0.11519 nm,离解能为12.80476 eV,另一个为Ni—O≡C(C_(∞υ)),电子态是~1∑^+,平衡核间距为R_(co)=0.11470 nm,R_(NiO)=0.17636 nm,离解能为11.24679 eV.由微观过程的可逆性原理分析了分子的可能的离解极限,并用多体展式理论导出基态NiCO分子的势能函数,其等势面图准确地再现了NiCO分子的结构特征和离解能,由此讨论了Ni+CO,NiC+O,NiO+C分子反应的势能面静态特征.

有序介孔碳负载NiCo_2O_4电极的制备及其超电容性能

以有序介孔碳(OMC)为载体,采用共沉淀法制备了OMC/NiCo2O4复合物.用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和透射电镜(TEM)研究其结构与形貌,发现NiCo2O4纳米颗粒均匀地负载在有序介孔碳上.循环伏安和恒流充放电测试表明,NiCo2O4质量分数为40%时,在1A·g-1的电流密度下,复合物电极的比电容可以达到577.0F·g-1,电流密度为8A·g-1时,比电容可以达到470.8F·g-1,并具有良好的循环稳定性.在2A·g-1的电流密度下,经过2000次循环后,比电容还可达到508.4F·g-1,电容保持率为92.7%.

NiCo_2O_4纳米线对H_2O_2电还原的催化性能

以无模板生长法制备了泡沫镍载NiCo2O4纳米线正极材料,XRD和SEM表征结果表明,所得材料为NiCo2O4纳米线,以循环伏安法和计时电流法研究了泡沫镍载NiCo2O4纳米线对H2O2电还原的催化性能.结果显示,在0.4 mol/L H2O2和3.0 mol/L NaOH溶液中,当电压为-0.4 V(vs.Ag/AgCl)时,循环伏安的电流密度达到125 mA/cm2;当电压为-0.2,-0.3和-0.4 V时,在30 min的测试时间内,计时电流密度几乎均为一常数,表明以泡沫镍载NiCo2O4纳米线为催化剂电还原H2O2具有很高的活性和很好的稳定性.

用尖晶石型化合物 NiCo_2O_4 和复合镀技术制备析氧电极

为减少析氧电位、提高电极的稳定性、降低能耗和成本，人们一直在努力合成各种过渡金属复合氧化物作为析氧的电催化材料［１］．研究表明，尖晶石型化合物ＮｉＣｏ２Ｏ４对氧的析出有较高的催化活性［２］．但因其制备方法多为喷涂热解法，需４００℃以上温度，因此易发生...

MnO_2/NiCo_2O_4的静电自组装合成及其电化学性能

通过带负电荷的MnO2纳米片与带正电荷的Co-Ni层状双氢氧化物(LDHs)纳米片的静电自组装外加后续热处理合成了异质层状结构的MnO2/NiCo2O4复合物.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、原子吸收光谱(AAS)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征.用循环伏安(CV)、恒流充放电和电化学交流阻抗技术对其电化学性能进行了测试.研究结果表明,该方法制得的异质复合物具有多孔层状堆垛结构,这种特殊的结构不仅增大了电解液离子的接触面积,而且还为其嵌入-脱出提供了有效途径.该复合物在1 A·g-1电流密度时,-0.6-0.45 V电位窗口内的比电容达482 F·g-1,优于纯组分MnO2和NiCo2O4的电容性能.

退火对(NiCo)/TiO_2纳米复合材料吸波性能的影响

采用球磨法制备了由四方晶系结构的金红石TiO2和面心立方结构的 NiCo 组成的（NiCo）/TiO2纳米复合材料,并在500℃氩气氛围中对样品进行0．5 h退火处理.应用X射线衍射仪、扫描电镜、振动样品磁强计及微波矢量网络分析仪对纳米复合材料的相组成、形貌、磁性和电磁参数进行了分析.与球磨态样品相比,退火样品 NiCo 的布拉格衍射峰明显变窄,表明晶粒尺寸增加,微观应力减小；与此同时饱和磁化强度增加,矫顽力减小.制备态样品呈现明显的介电共振及磁共振行为,退火导致样品在12-16 GHz内的界面极化和极化损耗显著加强,使样品在厚度为8 mm时,最大损耗由-6．4 dB降至-14．8 dB.同时,退火样品在2．6和5．3 GHz 处的自然共振及10．5,13和15．6 GHz处的交换共振明显增强.

棒状多孔NiCo_2O_4粉末的可控制备及其电催化性能研究

以NiCl_2·6H_2O,CoCl_2·6H_2O和草酸为原料,利用氨水为配位剂和溶液pH调节剂,通过配位共沉淀–热分解法制备了棒状多孔NiCo_2O_4粉末,采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜以及比表面积仪对前驱体和NiCo_2O_4粉末的形貌和结构进行了表征,考察了溶液pH对前驱体粉末形貌和分散性的影响;采用循环伏安法和计时电流法研究了乙醇在棒状多孔NiCo_2O_4粉末修饰的玻碳电极上的电催化性能。结果表明:前驱体的形貌与溶液的pH有关,热分解得到的NiCo_2O_4粉末继承了前驱体形貌,呈多孔棒状,比表面积为89 m^2/g,平均孔径为12.56 nm。该粉末对乙醇具有良好的电催化活性,氧化峰电流与乙醇浓度、扫速的平方根均呈直线关系,表明棒状多孔NiCo_2O_4粉末对乙醇的催化反应机理为扩散控制。

超级电容器用凹凸棒石负载氮掺杂碳@NiCo_2O_4复合电极材料的制备及其电化学性能研究

通过在凹凸棒石表面原位聚合苯胺制得聚苯胺包覆凹凸棒石,经高温热处理得到凹凸棒石(ATP)负载氮掺杂碳(ANC),然后通过水热-煅烧法在ANC表面负载NiCo_2O_4制得ANC@NiCo_2O_4复合材料.采用FTIR、XRD、SEM、TEM和BET表征其化学组成和微观结构,通过恒流充放电(GCD)和循环伏安法(CV)测试其电化学性能.结果表明,ANC较高的比表面积和疏松多孔的形貌,使水热NiCo_2O_4颗粒能够均匀分散在其表面,与电解液的接触面积较大,赋予复合材料良好的电化学性能.复合材料在1 A·g^(-1)时质量比电容可达945.5 F·g^(-1),16 A·g^(-1)时质量比电容为587.6 F·g^(-1),保持率为62.1%,表现出较好的倍率特性.在12 A·g^(-1)大电流下循环充放电2000次后,质量比电容保持率达74.1%,高于水热纯纳米NiCo_2O_4的48.7%,表明ANC@NiCo_2O_4复合材料具有较好的循环稳定性.

超级电容器用NiCo_2O_4电极材料的研究综述

尖晶石NiCo_2O_4作为一种具有赝电容行为的超级电容器材料,由于其比容量高、电化学性能良好以及环境友好等优点得到了广泛研究。综述了NiCo_2O_4电极材料的制备及改性,指出NiCo_2O_4电极材料未来的研究重点。

NiCo_2O_4/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。

以泡沫镍载NiCo_2O_4纳米线阵列为阴极催化剂的Al-H_2O_2半燃料电池

研究了以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池的性能.以无模板生长法制备了泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列阴极材料,SEM测定结果表明,NiCo2O4纳米线几乎垂直于泡沫镍载体表面生长.以电压和功率密度-电流密度曲线研究了H2O2浓度、电解液流速和温度对电池性能的影响,结果显示,以铝片为阳极,0.6 mol/L H2O2为氧化剂的电池的开路电压约为1.40 V;在室温和57℃下,电流密度为98和172 mA/cm2时,最大功率密度分别达到79和120 mW/cm2.在5000 s的测试时间内,0.70 V的恒电流密度和75 mA/cm2的恒电压值几乎为一常数,这表明以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为催化剂电还原H2O2具有很好的活性、稳定性和传质性能.