三维氧化石墨烯-Ag/泡沫镍复合材料的制备及其电化学性能

采用改进的Hummer法制备氧化石墨(GO),以干燥浸泡法制备三维氧化石墨烯(r GO)-Ag/泡沫镍(NF)复合材料,对其物相、形貌和组成进行分析,研究了其电化学性能.结果表明,复合材料呈疏松多孔结构,Ag颗粒直径为200 nm,电流密度为5 m A/cm^2时初次比容量为1.59 F/cm^2,循环1000次后为初始容量的70%,循环稳定性良好.

垂直取向石墨烯包覆泡沫镍复合中间层钎焊C/C复合材料与Nb的工艺及性能

针对碳/碳(C/C)复合材料与铌(Nb)钎焊接头高残余应力问题及高温服役需求,采用等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)方法获得了垂直取向石墨烯(vertically aligned few-layer graphene,VFG)包覆泡沫镍复合中间层,并使用该复合中间层搭配TiNi钎料辅助钎焊C/C复合材料与Nb.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱方法表征VFG及接头的微观组织结构及表面化学状态.结果表明,钎缝中原位形成了弥散分布的(Ti,Nb)2Ni颗粒及(Ti,Nb)C环状第二相,有效降低了钎缝整体的线膨胀系数,缓解了接头残余应力.同时,均匀分布的Nb(s.s.)使得钎缝组织保持了良好的高温塑性,接头在1000℃下的抗剪强度达到33 MPa,比无中间层直接钎焊接头的抗剪强度提高了450%.

MnO_(2)/碳纳米管/石墨烯/泡沫镍复合材料制备及储锂性能评价综合实验设计

针对锂离子电池负极材料的实际应用问题,设计了MnO_(2)/碳纳米管/石墨烯/泡沫镍复合材料的制备及储锂性能评价综合实验。实验先采用化学气相沉积法制备碳基底,再经水热反应沉积二氧化锰制备自组装电极;通过X射线衍射、扫描电镜、氮吸脱附法等技术和电化学手段对其结构、微观形貌、储锂性能进行表征和评价。该实验涉及纳米材料制备、微观结构表征、电池装配工艺、储能性能评价等多个环节,涵盖了电化学、固态物理学、材料学等多个学科领域,以热点应用问题为切入点,结合实际科研成果,能够多维度地提高学生的科研动手能力和解决实际问题的能力,激发学生的科研热情。

三维石墨烯-氧化镍纳米晶复合膜的电容性能

本文首先采用高温化学气相沉积技术（CVD）在泡沫镍模板上生长三维石墨烯（3DG）,然后利用化学浴沉积在石墨烯表面沉积碱式镍沉淀,氩气退火后得吸附氧化镍纳米片晶的石墨烯复合膜（3DG/NiO）。X-射线衍射（XRD）、拉曼（Raman）光谱、场发射扫描电子显微镜（FESEM）表征表明：泡沫镍表面生长了致密的三维石墨烯膜,层与层之间呈现明显的堆垛方式;石墨烯膜表面吸附了大量的NiO纳米片状晶体,相邻的纳米晶相互连接形成多孔结构。循环伏安（CV）曲线研究表明：3DG/NiO膜可作为兼具双电层电容和赝电容性能的复合型电极材料。充放电曲线研究表明：3DG/NiO电极的稳定充、放电比电容处于350~400F·g-1之间,300次循环后仅衰减1.12%,库仑效率保持在95%以上。

泡沫镍负载石墨烯/钯复合电极催化H_(2)O_(2)电还原研究

采用简单的一步浸渍法制备了还原氧化石墨烯-贵金属Pd复合改性的泡沫镍电极,采用X射线衍射和扫描电镜对复合电极的微观结构和表面形貌进行分析,通过循环伏安法、线性伏安法、计时电流法对H_(2)O_(2)还原反应的催化活性及稳定性进行了测试。结果表明,石墨烯包覆在泡沫镍骨架表面,在石墨烯内均匀分散着贵金属Pd纳米颗粒,直径约为100nm。该复合电极对H_(2)O_(2)电还原表现出较好的催化性能。在1mol/L NaOH+0.5mol/L H_(2)O_(2)混合溶液中,电位为-0.5V时,电流密度可达164mA/cm^(2),同时表现出较好的稳定性。

泡沫镍网负载Ag3PO4/GO的光谱特性及光催化降解乙烯性能研究

果蔬储运过程中释放的乙烯是果蔬采后腐败变质的主要因素,如何减少或去除果蔬储运过程中释放的乙烯,成为果蔬保鲜领域亟待解决的问题。光催化氧化技术由于节能、环保和无污染等特点,在空气净化、污水处理和能源等领域应用非常广泛。利用光催化降解有机污染物的特性,制备了薄膜型光催化剂并用于光催化降解乙烯。以硝酸银为银源,三维金属泡沫镍网为载体,采用浸渍提拉法制备了一系列金属泡沫镍网负载磷酸银/氧化石墨烯(Ag3PO4/GO)薄膜复合材料,对所制备样品进行了X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)、 X射线光电子能谱(XPS)表征分析。结果表明:经过腐蚀氧化处理后的泡沫镍网表面形成了孔洞结构,为催化剂提供了更多的附着位点,利于催化剂的附着。Ag3PO4/GO薄膜成功负载在3D金属泡沫镍网表面, GO的引入并没有改变Ag3PO4的晶体结构。Ag3PO4中加入GO后,在可见光区的吸光度发生了明显的变化,随着GO量的增加,样品在可见光的吸收度增强, GO抑制了Ag3PO4中光生电子-空穴对的复合,有利于光催化性能的提升。以乙烯为降解目标,考察了可见光下不同GO质量百分比Ag3PO4/GO薄膜对光催化降解乙烯的影响,并对光催化降解过程进行了动力学分析,结果表明Ag3PO4/GO复合薄膜在可见光下表现出较强的光催化降解乙烯能力,加入适量GO可以明显的提升样品光催化降解乙烯的能力,样品AG/NF-2(GO占Ag3PO4质量百分数为2%)的光催化活性最高,光催化速率常数为1.72×10^-3 min^-1,与单一的Ag3PO4相比提高了181.96%,光催化活性显著提升。对AG/NF-2样品的光催化降解乙烯稳定性进行了测试,表明GO的引入,抑制了Ag3PO4的光腐蚀,光催化性能稳定。最后提出了泡沫镍网负载Ag3PO4/GO薄膜可见光催化降解乙烯的机理。本研究制备的薄膜型可见光响应催化剂为光催化技术在果蔬保鲜领域的应用提供了依据,具有潜在的使用价值。

泡沫镍@石墨烯水凝胶@镍钴氢氧化物的制备及其超级电容性能

采用水热法将石墨烯生长到泡沫镍上,获得泡沫镍@石墨烯水凝胶基底材料(NF@GH),再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为导向剂,在120℃下水热反应后得到NF@GH@NiCoLDH。并研究了石墨烯水凝胶对NF@GH@NiCoLDH复合材料电化学性能的影响。1 mA cm^(-2)电流密度下NF@GH@NiCoLDH的比容量可达3658 mF cm^(-2),15 mA cm^(-2)时的比容量保持率为67.5%,高于NF@NiCoLDH(58%);10000次循环后的容量保持率为62%(15 mA cm^(-2)),具有较好的循环稳定性和倍率性能。以NF@GH@NiCoLDH为正极材料组装的不对称超级电容器比容量为909 mF cm^(-2)(1 mA cm^(-2)),器件的最高能量密度为0.25 mWh cm^(-2)(功率密度为0.7 mW cm^(-2))。

基于泡沫镍制备硫正极的研究

锂硫电池正极的制备通常包括硫载体材料的制备、硫载体材料覆硫制备硫正极复合材料、混浆料、涂片等工艺,制备工艺繁琐,且涂片时所用胶粘剂、导电碳会增加正极质量,减小了电池的比能量密度。为了解决上述问题,将氧化石墨烯与硫的混合物通过离心将其渗入泡沫镍孔隙中,经过还原氧化石墨烯后干燥得到硫复合材料。这种含泡沫镍的硫复合材料可直接用作硫正极,这种极片省去了胶粘剂、导电剂,也省去了混料、涂片等工艺,且载硫量可通过离心时间及次数来控制。此硫正极首次放电比容量可达1024.76mAh·g-1,循环50次后比容量为396.04mAh·g-1基于泡沫镍制备硫正极是一种简单有效的方法。

AuNP-rGO@NF电化学免疫传感器的制备及其HBsAg性能检测

采用浸渍和电化学沉积的方法合成了金纳米颗粒负载还原氧化石墨烯/泡沫镍(AuNPrGO@NF)复合纳米结构。利用扫描电子显微镜(SEM)对其微观形貌进行分析与表征。制备了基于AuNP-rGO@NF复合结构的电化学免疫传感器,用于乙型肝炎表面抗原(HBsAg)的性能检测。通过循环伏安(CV)法和差分脉冲伏安(DPV)法对制备的免疫传感器的电化学性能进行检测。实验结果表明:制备的基于AuNP-rGO@NF复合结构的电化学免疫传感器对HBsAg的检测有较宽的检测范围(500 fg/mL^50 ng/mL)、较低的检测限(0.185 pg/mL)和较好的重现性。

锂—空气电池研究取得进展

中科院长春应化所研究人员日前在锂—空气电池研究方面取得系列进展,并首次设计和开发出可实际应用、拥有自主知识产权的锂—空气二次电池电池组。