Al掺杂Ni(OH)_2的结构及电化学性能

用化学共沉淀法合成了A l掺杂N i(OH)2,用XRD表征了合成样品的结构特征:研究了合成样品的循环伏安性能,以及用A l掺杂N i(OH)2为正极活性物质的Zn/N i试验电池的充放电性能。研究结果表明:所合成的A l掺杂N i(OH)2为具有α-型晶体结构的材料,A l掺杂N i(OH)2具有优良的电化学可逆性、良好的充放电性能和较好的电化学循环性能;A l掺杂N i(OH)2作为正极活性物质的Zn/N i试验电池等250次充放电循环容量保持率130.1%,最高放电比容量为420.5mAh/g。

Al掺杂Ni（OH）2的结构及充放电性能

为了改善Ni（OH）2的电化学性能，提高锌镍电池的充放电效率，用简便的化学共沉淀法合成了Al掺杂的Ni（OH）2。用XRD、FTIR表征了合成掺杂Al的Ni（OH）2样品的晶体结构及IR光谱特征；测试了用Al掺杂的Ni（OH）2为正极活性物质的Zn／Ni实验电池的充放电性能。研究结果表明：所合成的Al掺杂Ni（OH）2具有α-Ni（OH）2的晶体结构；Al掺杂Ni（OH）2活性物质在充放电过程中转移电子数目大于1，Al掺杂Ni（OH）2作为正极活性物质的Zn/Ni试验电池的第二次循环放电比容量为362．9mAh／g。

等离子体法制备掺杂Ni碳材料的储氢性能

引言 氢能是可再生的理想洁净能源，人类出于对环境的保护和化石燃料趋于短缺的考虑，太阳能和氢能的利用已是本世纪能源领域发展的必然趋势。特别是在燃料电池迅速发展并获得突破的今天，

Mn掺杂Ni（OH）2的合成及电化学性能研究

本工作采用缓冲溶液法制备Mn掺杂Ni(OH)2(Ni1-xMnx(OH)2,x=0.1,0.2,0.3,0.4),X射线衍射测试表明样品主要是β相,有少量Mn3O4杂相;循环伏安测试表明,x=0.2的材料还原峰积分面积最大、还原分支的峰电流最高;恒流充放电测试表明,在100 mA/g电流密度下,Ni0.8Mn0.2(OH)2放电比容量最高,其第20次循环放电比容量为271.8 mAh/g,同等条件测试的商用β-Ni(OH)2放电比容量为253.6 mAh/g;在300、500 mA/g电流密度下,Ni0.8Mn0.2(OH)2放电比容量仍保持最高,分别为294.7、291.5 mAh/g,而且Mn掺杂Ni(OH)2的循环稳定性也优于商用β-Ni(OH)2。Mn掺杂可改善镍电极的循环稳定性、降低镍电极成本,具有广阔的应用前景。

Ni掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶的光、电特性研究

本文使用导模(EFG)法生长了Ni掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶,并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni^(2+)掺杂对β-Ga_(2)O_(3)光学特性的影响,发现其(100)面的紫外截止边为252.9 nm,对应的光学带隙为4.74 eV。此外,阴极荧光(CL)光谱测试结果显示,Ni^(2+)掺杂β-Ga_(2)O_(3)单晶在600~800 nm具有宽带近红外发光特性,有望拓宽β-Ga_(2)O_(3)单晶材料在宽带近红外方面的应用。

Ni掺杂改善Ag/Bi_(2)Sn_(2)O_(7)电接触材料的力学性能

Ag/Bi_(2)Sn_(2)O_(7)电接触材料虽然电阻率比Ag/SnO 2材料低,但其塑性差、成型困难,因此对其力学性能的优化是实现其工业应用的重要环节。采用水热法制备Ni元素掺杂的改性Bi 2Sn 2O 7粉体,结合高能球磨和粉末冶金工艺制备了不同Ni掺杂量的Ag/Bi_(2)Sn_(2)O_(7)电接触材料,运用X射线衍射仪、扫描电镜、硬度仪、密度计和万能试验机对所制备的材料进行分析测试。测试结果表明:随着Ni掺杂量的增加,改性Ag/Bi_(2)Sn_(2)O_(7)电接触材料的密度和硬度呈先增大后减小趋势,并且当前驱体中Ni^(2+)与Sn^(4+)的摩尔比为2∶20时,Ni掺杂Ag/Bi_(2)Sn_(2)O_(7)电接触材料的物理性能最佳,相应的密度及硬度均最高,分别为9.94 g/cm^(3),94.2 HV;对应的成品丝材的断后延伸率为3.8%,是Ag/SnO 2电接触材料的7.6倍,抗拉强度为200.2 MPa,与Ag/Bi_(2)Sn_(2)O_(7)电接触材料相比,提升了79.5%。

Ni掺杂对TiB_(2)硬质涂层组织结构和力学性能的影响

TiB_(2)涂层独特的晶体结构和强共价键赋予其超高的硬度和化学稳定性,但也存在韧性差及膜基结合力较差的问题。结合高功率脉冲磁控溅射技术和射频磁控溅射技术制备了Ni掺杂的TiB_(2)涂层,采用SEM、EPMA、XRD、XPS、纳米压痕仪、划痕试验仪、高温摩擦磨损试验机对比研究了不同Ni含量的TiB_(2)⁃Ni涂层的微观形貌、化学成分、物相结构、力学性能、摩擦学性能等。结果表明:Ni掺杂的TiB_(2)⁃Ni涂层中,少量Ni元素固溶于TiB_(2)晶格,过量的Ni元素以金属相形式存在,在晶界处形成了纳米复合结构,限制了TiB_(2)晶粒的生长,导致涂层柱状晶细化和纳米化。Ni元素掺杂导致TiB_(2)涂层的硬度与弹性模量明显下降,膜基结合力和涂层韧性随着Ni元素含量的增加持续增加,涂层摩擦系数先降低后升高,磨损形貌显示为磨粒磨损和粘接磨损。TiB_(2)⁃Ni涂层通过生成Ni金属相,在裂纹扩展时发生形变,以吸收断裂能量来提高涂层韧性,Ni含量为4.9%(原子分数)的TiB_(2)⁃Ni涂层具有较好的硬度和韧性。

V掺杂Ni_3Al点缺陷结构及合金化效应的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了V掺杂Ni3Al合金的电子结构和点缺陷结构。通过计算与实验结果对比选择了适合Ni3Al合金计算的近似方法,计算了含有各个缺陷的晶胞的晶格常数,形成热和结合能,点缺陷的形成能和平衡浓度,态密度和电荷密度。计算结果表明:Ni3Al合金中反位缺陷较空位缺陷易形成,NiAl是Ni3Al合金中最主要的反位缺陷,Al位最易形成缺陷,在1400K时,空位缺陷的浓度远远低于反位缺陷的浓度。V加入Ni3Al合金体系中能提高合金的稳定性。

纳米级LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)正极材料制备及电化学性能研究

为有效抑制尖晶石锰酸锂的Jahn-Teller效应,改善其在高倍率充放电循环中容量衰减快的问题,采取熔盐燃烧法和不同焙烧温度成功制得LiNi_(0.05)Mn_(1.95)O_(4)样品。实验结果表明,Ni掺杂和不同的焙烧温度没有改变LiMn_(2)O_(4)的晶体结构,随焙烧温度升高,结晶性增加,颗粒尺寸增大,逐渐由纳米级变为亚微米级。在优化焙烧温度650℃下制备的样品电化学性能最优,5C下初始放电比容量及500次循环后容量保持率分别为100.8 mA·h/g和80.0%,更高倍率(10C)下500次循环容量仅衰减7.5%。动力学性能测试结果表明,其具有较大锂离子扩散系数(3.26×10^(-16)cm^(2)/s)和较小表观活化能(25.67 kJ/mol)。Ni掺杂和不同的焙烧温度抑制了LiMn_(2)O_(4)材料的Jahn-Teller效应,提高了材料的倍率性能和循环寿命。

Fe掺杂Ni纳米颗粒的化学合成与表征

利用溶胶凝胶法制备前驱体,在氩气气氛中分别在400℃和900℃进行热处理,合成了具有面心立方结构的Fe掺杂Ni纳米颗粒,晶粒尺寸范围分别为42.7 nm和73.6 nm.分别用差热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等测试手段对样品的反应过程、形貌结构和磁学性质进行表征.结果表明,随着热处理温度的升高,Fe掺杂Ni纳米颗粒的晶粒尺寸逐渐增大.样品具有铁磁性,比饱和磁化强度(Ms)随着粒径的减小而减小,而矫顽力(Hc)随着粒径的减小而增大.

Mn_(3)O_(4)-Ni/C@FeOOH复合材料的界面构筑及其在电解水制氢中的应用

为制备一种高效、低能耗的电解水制氢催化剂,采用溶剂热法制备了Ni掺杂的前驱体Mn-Ni MIL,再通过高温热处理法将其碳化成Mn_(3)O_(4)-Ni/C基底,随后以水浴沉积法将无定型结构FeOOH超细颗粒负载在Mn_(3)O_(4)-Ni/C基底表面,得到同时含Mn、Ni、Fe 3种金属元素的复合材料Mn_(3)O_(4)-Ni/C@FeOOH。基于Mn_(3)O_(4)-Ni/C@FeOOH复合材料的形貌和结构表征可知,其保留了前驱体的八面体形貌,其中Ni以金属单质形式均匀分布在碳质基底中,且FeOOH的负载保证了材料的高比表面积,为后续的催化反应提供充足的活性位点。电化学性能测试结果显示所得复合材料Mn_(3)O_(4)-Ni/C@FeOOH的碱性电解水阳极析氧催化活性优良,在驱动电流密度10 mA/cm2时所需的过电势为288 mV,与其复合前的单独组分Mn_(3)O_(4)-Ni/C(334 mV)和FeOOH(342 mV)相比,分别提升了14%和16%。通过界面构筑合成的Mn_(3)O_(4)-Ni/C@FeOOH复合材料具有低成本、长周期稳定的竞争优势,在商业应用方面前景广阔。

Ni控制掺杂TiO_2薄膜的光电化学及光催化活性

采用溶胶-凝胶法通过分步控制工艺制备了镍离子不同掺杂方式的TiO2薄膜。通过甲基橙的光催化降解动力学来表征其光催化活性。结果表明:镍离子非均匀掺杂在掺杂量0.5%时可以明显增强TiO2的光催化活性,而均匀掺杂提高TiO2的光催化活性较小。光电化学表征结果显示:镍离子非均匀掺杂TiO2薄膜的瞬时光电流信号较强,说明其光生载流子易于生成且分离效果较好;循环伏安曲线表明,光照时Ni非均匀掺杂的TiO2薄膜改变了体系的氧化还原电位,说明了薄膜内建电场的建立。基于半导体的P-N结原理探讨了镍离子非均匀掺杂TiO2薄膜的光催化活性机理。

Ni掺杂对Co_(4-x)Ni_xSb_(12)热电转换性能的影响

采用熔融法合成了Skutterudite化合物Co4-xNixSb12,并研究了Ni掺杂对该化合物的高温热电性能的影响.实验结果表明:由于Ni向Skutterudite结构中提供电子,导致化合物的载流子浓度和电导率随Ni置换量的增加而增加,Seebeck系数为负值,Seebeck系数的峰值温度随Ni置换量的增加向高温方向移动;Ni置换引入了电子-声子散射,导致晶格热导率降低．对于Skutterudite化合物Co4-xNixSb12,得到的最大热电性能指数ZT约为0．55．

低温燃烧合成纳米Ni掺杂TiO_2光催化剂的表征及活性研究

采用低温燃烧合成法制备了Ni掺杂TiO2光催化剂，通过紫外一可见漫反射光谱（UV—Vis DRS）、X射线粉末衍射（XRD）、激光散射、热重一差示扫描量热分析（TG—DSC）等方法对催化剂的光吸收特性、晶相组成、粒度分布、升温过程中化学变化等进行了表征，以亚甲基蓝为模型污染物考察了催化剂在可见光下的光催化活性．结果表明，相对P25而言，Ni掺杂TiO2的光吸收带边红移，当Ni／Ti原子比为0．4时，催化剂的带隙宽度为2．3eV，对应的吸收带边为564nm；催化剂晶型以锐钛矿TiO3为主，随Ni掺杂量增大，NiTi03比例升高；催化剂粒径主要分布在50～150nm之间，占总量的96．9％；升温过程中催化剂在445．2℃发生晶型转化，出现锐钛矿和NiTiO3晶体．催化剂显示出较高的催化活性，在可见光作用150min后最高可使93．9％的亚甲基蓝分解，活性高于P25．

Ni掺杂介孔TiO_2的制备及其光催化降解造纸废水

采用溶胶-凝胶法合成了不同Ni掺杂量的介孔TiO2材料,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外(FT-IR)和N2吸附脱附等分析技术对产物结构和组成进行了表征。结果表明,介孔骨架TiO2主要以锐钛矿存在,介孔孔径由未掺杂时的8.8nm增加到掺杂2%后的10.6nm,BET比表面积由未掺杂时的159m2/g降至136m2/g。在紫外光照射、初始pH值4、连续通氧、催化剂用量1.5g/L的反应条件下,使用不同Ni掺杂量的TiO2作为催化剂光催化降解造纸废水。实验表明,当Ni掺杂量为2%时,造纸废水的光催化降解效果最佳。以Ni掺杂量为2%的TiO2为催化剂,光催化降解造纸废水,废水的色度和CODCr去除率分别为100%和83.4%。

Ni掺杂CdS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,对纤锌矿结构CdS和CdS∶Ni几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质进行了系统的研究。计算结果表明,Ni原子掺入CdS后晶格常量均减小,晶格发生局部畸变;Ni的掺杂在费米面附近引入杂质能级,极大地提高了CdS系统的导电性。光学性质的计算结果显示,掺杂导致在可见光区域出现了强度微弱的新吸收峰。所有结果表明,Ni掺杂CdS体系是极具潜力的透明导电材料。

Ni掺杂SnO_2花状微结构的制备及其气敏特性研究

采用水热法合成了纯SnO_2和4 mol%Ni掺杂SnO_2花状微结构。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对其晶相、成分进行了表征,对制备的纯的和Ni掺杂SnO_2传感器性能进行了测试。实验结果表明:Ni掺杂可以显著改善SnO_2微结构的气敏特性。在最佳工作温度(280℃)条件下,4 mol%Ni掺杂SnO_2传感器对100×10-6甲醇的响应可达到13.0,其响应是纯SnO_2气体传感器的2.4倍。同时,其具有快速的响应/恢复时间(6 s/5 s),较低的检测极限(1×10-6),以及对甲醇的良好选择性。最后,对Ni掺杂SnO_2气体传感器的气敏机理进行了分析讨论。

Ni掺杂黄铁矿型FeS_2的溶剂热合成及其可见光催化活性

以Fe SO4·7H2O、Na2S2O3·5H2O和Ni SO4·6H2O为原料,采用溶剂热法合成了Ni掺杂的黄铁矿Fe S2粉体,利用XRD、XPS、FE-SEM、UV-Vis、拉曼光谱等测试手段对所得产物进行了表征分析。结果表明,掺杂适量的Ni可促进白铁矿Fe S2向黄铁矿Fe S2的晶型转变。Ni掺杂有利于提高NixFe1-xS2的可见光催化活性,当Ni的掺入量x为0.125时,样品的光催化性能最好。在可见光照射210 min后,亚甲基蓝的降解率为62.8%,与未掺杂Fe S2相比,其降解率提高了26.2%。

Ni掺杂MgF_2电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法计算了过渡金属Ni不同比例(16.67%,12.5%,8.33%,6.25%)掺杂的MgF_2晶体的几何结构、电子结构和光学性质.通过对比发现,由于Ni原子的掺入,体系的禁带宽度减小且能带中出现中间杂质带.另外,介电函数虚部以及吸收光谱图中均出现双峰结构,结合前人的计算给出了详细的物理机制.上述现象,揭示了Ni掺杂MgF_2体系在光学元器件方面的潜在应用.

Ni掺杂MgH_2体系解氢性能的机理

采用基于密度泛函理论的Dmol4.1程序包,通过计算移走H原子所需能量及几何、电子结构的改变,对Ni掺杂MgH2体系解氢性能的机理进行探讨。结果表明:Ni替代Mg和创造Mg空位对MgH2体系解氢而言,均发挥有益作用,而形成Mg空位所需能量(6.51eV)高于Ni替代Mg所需能量(2.12eV),表明低温下Ni替代Mg对MgH2体系解氢而言更有利,至此NiF2中的Ni替代MgH2中的Mg,有利于加速化学反应NiF2+3MgH2=MgF2+Mg2NiH4向右进行,使结构稳定的MgH2发生转变,生成结构不稳定的Mg2NiH4,这样体系解氢过程不是通过MgH2,而是转变为通过Mg2NiH4进行,因此,Ni掺杂提高了MgH2体系的解氢性能。