超级电容器用Co_3O_4/镍泡沫复合电极材料的研究现状

四氧化三钴(Co_3O_4)因理论比电容量高、价格低和环境友好,在超级电容器电极材料中具有良好的应用前景,但是传统合成的Co_3O_4材料多为粉末状态,需要通过添加高分子助剂涂覆在集流体上制备成电极,高分子助剂的引入不仅增加了电极的内电阻和界面电阻,且导致电化学活性表面积大幅度降低,因而Co_3O_4电活性物质的电化学存储性能与理论值相差较远。针对上述问题,最近研究工作者采用水热法或电沉积法在电极集流体镍泡沫上直接生长电活性物质Co_3O_4,相对传统电极制备过程,不仅更简单,且不需要引入高分子助剂,降低电极的内电阻和界面电阻,增加了电化学活性表面积,有利于电极的电化学存储性能提高,在高性能电化学能量存储器领域具有广泛应用前景。针对Co_3O_4/镍泡沫复合电极材料制备及其在超级电容性能的研究现状进行了综述,为进一步设计和合成高性能超级电容器电极材料提供新方法和思路。

有序介孔碳/石墨烯/镍泡沫的制备及其对多巴胺的高灵敏度和高选择性检测

柔性生物传感器在可穿戴电子设备中有着广泛的应用前景.为了获得柔性电化学多巴胺传感器,作者在本工作中首先在镍泡沫表面通过化学气相沉积生长石墨烯,随后通过高温碳化嵌段共聚物与酚醛树脂在石墨烯表面共组装形成的薄膜制备了有序介孔碳/石墨烯/镍泡沫(OMC/G/Ni)复合材料.其中,镍泡沫可以为复合材料提供具有高导电性和良好柔韧性的金属骨架,而具有垂直排列介孔阵列的有序介孔碳层为复合材料提供了高的电活性表面积,且有利于活性位点的暴露.值得注意的是,夹在有序介孔碳层和镍泡沫之间的石墨烯极大地增强了各组分之间的相容性,有利于进一步提升复合材料的电化学性能.作为电化学传感器中的工作电极,OMC/G/Ni体现出优异的多巴胺检测能力.不但具有宽的线性检测范围(0.05-58.75μmol·L^-1)和低检测限(0.019μmol·L^-1),还具有良好的选择性、重现性和稳定性.此外,OMC/G/Ni在弯曲状态下依旧能够保持对多巴胺的高检测能力,证明了其在柔性生物传感器中的应用潜力.

镍泡沫定型相变变材料制备与性能研究

以石蜡(PA)和正十八烷(C18)为相变材料,以多孔镍泡沫(NF)为支撑材料,制备了PA/NF、C18/NF复合相变材料。NF作为载体,吸附相变材料,并将其限制在多孔NF的交联空间网络结构中,防止其泄露。因为NF具有大量的孔道结构和丰富的3D立体网络金属骨架,可以有效地提高复合相变材料的导热系数,以孔径密度为110 PPI的NF为载体的C18/NF复合材料的热导率值最高达到1.44 W/(m·K),比纯C18的热导率高318%,其相变潜热值最高值为131.08 J/g,且C18/110 PPI NF复合相变材料形态的稳定性最好。

负载于刻蚀镍泡沫上钯纳米粒子作为乙醇氧化高性能电催化剂（英文）

发展具有高催化活性和高稳定性的非Pt阳极催化剂目前仍面临着巨大的挑战.除了设计催化剂以外,设计合适的载体对提高电催化剂性能也具有重要意义.在这篇论文中,作者报导了一种以混合酸(HNO3+H2SO4+H3PO4+CH3COOH)腐蚀的镍泡沫负载Pd纳米粒子作为高性能电催化剂用于碱性条件下乙醇氧化.因具有开放孔结构、快速电解质渗透能力及快速的电荷传输性能,这些镍泡沫负载的Pd纳米粒子显示了很好的电催化活性和循环稳定性,显示了该材料在乙醇阳极氧化具有较好的应用前景.

阴极电阻分布对电镀泡沫镍电流密度影响的研究

采用挂镀和阴极移动连续镀两种模式,研究泡沫镍平面电流密度分布规律。结果表明:挂镀模式使电流密度分布呈四周高中央低,阴极移动连续镀模式受接触点和液下电镀沉积量的影响,电流密度分布有上高下低、中部高两头低等几种形式。

泡沫镍对B_(4)C陶瓷/TC4真空钎焊接头的强化机制

B_(4)C陶瓷与TC4钛合金进行真空钎焊时,由于两者之间的热膨胀性能存在较大差异,容易因过大的残余应力而产生开裂现象。本文采用添加泡沫镍中间层的方法成功实现了B_(4)C陶瓷与TC4钛合金无开裂缺陷真空钎焊,并观察了钎焊接头微观组织,计算分析了接头残余应力和弹性应变能。结果表明:真空钎焊接头的剪切强度达到88.6 MPa;泡沫镍中间层的添加一方面可有效缓解活性元素Ti对B_(4)C陶瓷基体的过度溶解,减少TiC、TiB_(2)等脆性化合物的形成,并促进了钎料成分的均匀分布;另一方面,软化坍塌的泡沫镍骨架结构分割了熔化的钎料,造成多个小熔合区,从而使焊缝组织受力更加均匀,同时残余应力也获得了一定程度的缓解,有利于B_(4)C陶瓷与TC4钛合金形成良好的连接。B_(4)C陶瓷与TC4钛合金在泡沫镍中间层的加入后应力得到缓解,也进一步验证了陶瓷/金属异种材料的连接可通过多孔材料进行应力释放。

原位合成Au/泡沫镍磁性基底用于表面增强拉曼快速检测血清中免疫抑制剂代谢物

该文采用处理后的泡沫镍为反应模板,直接还原氯金酸溶液,经实验条件优化,原位制备了纳米金-泡沫镍多孔磁性复合表面增强拉曼散射(SERS)基底(Au-NFs)。泡沫镍三维网状具有大的比表面积和粗糙度,可稳定负载纳米金,通过Au—S键化学吸附更多的目标分子6-巯基嘌呤。复合基底的磁特性易于磁分离富集,避免血液共存物对SERS检测6-巯基嘌呤的干扰。利用磁场诱导纳米金-泡沫镍聚集,可进一步优化纳米金局域等离子场分布,形成SERS热点,大大提升了分析灵敏度,对于探针分子4-巯基吡啶的检出限可达5×10^(-9)mol/L。在外磁场优化条件下,基于Au-NFs复合SERS基底定量检测6-巯基嘌呤,在5×10^(-7)~1×10^(-8) mol/L浓度范围内有良好的线性,检出限为1×10^(-9) mol/L。该Au-NFs基底无需样品预处理,可实现血清中6-巯基嘌呤的快速分析,加标回收率在92.8%~107%范围内,表明方法可靠。

改性泡沫镍作为水裂解高效电催化剂的研究

水裂解是一种先进的能量转化技术,由析氧反应(OER)和析氢反应(HER)两个半反应组成。电解水制取高纯氢技术是目前能源开发的一个重要领域。电解水的关键技术是制备高效催化、稳定耐用的电极,用于降低电解水析氢反应和析氧反应的过电位。然而,催化材料的选择是研究电解水制取氢气和氧气的一个重要方向。本文主要综述了利用三维泡沫镍基制造纳米结构材料用于水裂解的最新进展以及局限性和前景。

镍钛泡沫合金对成骨细胞生物活性的影响

目的观察镍钛泡沫合金(PNT)在体外实验对细胞的生物安全性。方法选择PNT和镍钛致密合金(NiTi)材料(中南大学材料科学工程学院提供),以及纯钛(Ti)(宁波慈北医疗器械有限公司,中国);MC3T3-E1来源于中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库。用PNT、NiTi、Ti 3种合金的浸提液,培养小鼠前成骨细胞MC3T3-E1。用CCK-8法检测细胞的增殖活性,碱性磷酸酶法测定细胞的分化能力,流式细胞术检测细胞早期凋亡情况。结果PNT组细胞增殖能力在第1天、第3天、第7天均明显小于NiTi组(P<0.001)和Ti组(P<0.001)。PNT组细胞分化能力在第1天、第3天、第7天均明显小于NiTi组(P<0.001)和Ti组(P<0.001)。PNT组细胞的凋亡细胞百分比在第1天、第3天、第7天均明显高于NiTi组细胞(P=0.001)和Ti组细胞(P<0.001)。结论PNT对细胞的增殖和分化的影响明显大于NiTi组和Ti组,更明显地抑制了细胞的增殖与分化能力,更容易导致细胞早期凋亡。

泡沫镍支撑Ru基析氢/析氧反应电催化剂的研究进展

电催化水分解大规模制氢有望缓解能源危机和环境问题。对于阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER),开发高效、低成本的电催化剂是加速反应过程和降低能耗的迫切需要。以泡沫镍为基底的Ru基电催化剂是一类具有高比表面积、高导电性和高稳定性的电催化材料,可用于提高电催化反应的效率和选择性。综述了以泡沫镍为基底的Ru基电催化剂的研究进展,讨论了制备高效Ru基电催化剂的前景和面临的挑战。

在泡沫镍上生长钼酸盐的电催化析氧性能

开发高效的电催化剂在电催化析氧领域意义重大,但也是一个巨大的挑战.钼酸盐具有较强的电子相互作用以及良好的导电性,被认为是增强电催化析氧性能的创新电催化剂.此外,金属钼酸盐中Mo与金属离子Fe具有协同作用,可进一步提高材料电化学反应活性.利用溶剂热法将钼酸镍、钼酸铁、钼酸钴三种钼酸盐生长在泡沫镍基底上,成功构建了Fe_(2)(MoO_(4))_(3)-NF纳米棱柱催化剂.结果表明,Fe_(2)(MoO_(4))_(3)-NF纳米棱柱催化剂在电流密度10 m A/cm^(2)下只需要182 mV的过电势,塔菲尔斜率只有34.8 mV/dec,比贵金属催化剂RuO_(2)更加优异,而且具有良好的时间电流稳定性.因此,Fe_(2)(MoO_(4))_(3)-NF纳米棱柱催化剂凭借其优异的催化活性和超强的稳定性具有巨大的潜力.

Mn/炭黑-泡沫镍电极电化学降解诺氟沙星

电化学法降解水中有机污染物具有低碳、高效等特点。本文采用共沉淀法制备Mn/炭黑-泡沫镍电极,通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)对电极进行了表征,考察了外加电压、极板间距、电解质浓度和诺氟沙星初始浓度对其降解效果的影响。结果表明,Mn/炭黑-泡沫镍电极可促进·OH的产生,强化电芬顿效果。钛钌-Mn/炭黑-泡沫镍电极在外加电压6 V,极板间距15 mm,电解质浓度20 mmol/L,诺氟沙星初始浓度10 mg/L条件下,诺氟沙星去除率可达83.9%,TOC去除率69.2%,能耗为9.6 kW·h/m^(3)。对比钛钌-泡沫镍电极,在相同条件下,Mn/炭黑-泡沫镍电极的诺氟沙星去除率提高了15.8%,能耗降低了0.6 kW·h/m^(3),并且电流效率提高,反应速率明显加快,表明该电极对抗生素类污染物降解具有较好的催化作用。

多孔阵列结构钴酸镍/泡沫镍复合电极材料制备及其在重金属离子检测中的应用

【目的】对电极材料和制备工艺进行深入研究,以开发应用于重金属离子检测的新型电化学传感器。【方法】通过水热法成功合成了多孔阵列结构钴酸镍/泡沫镍(NiCo_(2)O_(4)/NF)复合材料,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及电化学测试等手段对样品组成、形貌及电化学性能进行表征。【结果】结果表明:NiCo_(2)O_(4)均匀覆盖在泡沫镍表面,呈现高度开放的纳米线状阵列结构。利用NiCo_(2)O_(4)/NF复合材料作为电极,对不同浓度Hg^(2+)溶液进行电化学检测,在0.125~2.5μmol/L和2.5~35μmol/L浓度范围内,灵敏度分别为0.025和0.0034μA/(μmol/L);同时表现出良好的稳定性和复现性。此外,还利用该复合电极对不同浓度混合重金属离子溶液进行检测,表现出较高的灵敏度和区分性。【结论】为设计和合成高性能电极材料提供了一种新的方法,可方便地对重金属离子进行电化学检测。

泡沫镍上原位制备FeOOH/MoSe_(y)及电解水双催化性能研究

为设计同时具有优异电催化析氢和析氧性能的过渡金属基催化剂,以泡沫镍为载体和集流体,原位制备了硒化钼(MoSe_(y))和羟基氧化铁(FeOOH),得到FeOOH/MoSe_(y)@Ni复合材料。表征结果表明,先通过电沉积法原位生长了MoSe_(y)层,再以该MoSe_(y)层为成核点,通过常温浸泡生长形成了由FeOOH纳米片组成的微米绒球。在三电极体系中,以1 mol·L^(-1) KOH溶液为电解液,该FeOOH/MoSe_(y)@Ni复合材料表现出优异的电催化析氢和析氧性能,析氢电流密度在10 mA·cm^(-2)时的过电位(η_(10))为128 mV,析氧电流密度在20 mA·cm^(-2)时的过电位(η_(20))为306 mV,并具有较小的Tafel斜率、较大的双电层电容(C_(dl))值和良好的稳定性。FeOOH/MoSe_(y)@Ni优异的电催化性能主要由于三维开放的泡沫镍骨架和原位制备的MoSe_(y)层和FeOOH微米绒球相结合,可提供丰富的催化活性中心、良好的导电性、离子传输以及稳定性。

基于泡沫镍载纳米材料的电化学传感器检测肉制品中亚硝酸盐

为实现对肉制品中亚硝酸盐灵敏测定,以泡沫镍为载体,采用水热合成法和高温煅烧法制备泡沫镍基负载Co_(3)O_(4)(Co_(3)O_(4)/Ni foam)纳米复合材料,用于构建高灵敏度亚硝酸盐电化学传感器。通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)对所制备的纳米复合材料的形貌和结构进行表征。利用循环伏安法(cyclic voltammetry,CV)和计时安培滴定法进一步研究该修饰电极快速检测亚硝酸盐的电化学行为和电催化机理。结果表明,亚硝酸盐浓度在5~2100μmol/L时,传感器的峰电流与NO_(2)^(-)浓度呈现良好的线性关系,检测限为3.14μmol/L。以酱牛肉为样品,通过标准加入法测定亚硝酸盐质量分数,加标回收率为97.9%~101.2%。该传感器具有容易制备、灵敏度高、易操作、稳定性好以及检测耗时短等优点,适用于肉制品中亚硝酸盐的快速检测。

泡沫镍负载NiFe纳米颗粒修饰MoO2纳米片催化剂的制备及其电解水性能研究

氢是工业应用的重要原料,例如石油精炼、氨合成等[1]。在日益注重碳排放,节能减排的今天,迫切需要为高纯度的氢气生产开发可持续的、可扩展的无化石的途径[2]。本研究采用一步水热法在泡沫镍表面原位生成NiFe-LDH@NF,通过在H 25%/95%Ar气氛下还原得到NiFe修饰的MoO2纳米片(NiFe@MoO2/NF)。NiFe@MoO2/NF与其他样品对比由于具有最大的电化学活性面积,最小的阻抗,最多的微孔数量以及独特的Mo,Ni,Fe原子的协同作用使得Mo4+的电子能级红移,提高了催化剂与H的结合能,致使其在保留最好的电催化析氢反应活性前提下又具有最好的电催化析氧反应活性[3-6]。在小电流密度和大电流密度下都表现出最优的性能,析氢反应中η 10=17.6 mV,η 200=152 mV,在析氢反应中η 50=230 mV,η 200=260 mV,远超贵金属商业Pt C的η 10(HER)=30 mV和商业IrO2/TiO2的η 50(OER)=290 mV。

泡沫镍基镍硫合金涂层形貌、结构和析氢性能研究

在含有柠檬酸、硫脲和少许糖精的Watt镀液中,用电沉积的方法在镍泡沫基体上制备了镍硫合金涂层。各层涂层的形貌用SEM分析,各层硫量的分布用EDX测量。第1层涂层的结构用XRD测定。对各种电极包括镍泡沫基、镍网基上镍硫涂层电极,空白镍泡沫、镍网电极等的极氢电位进行了测量,研究了不同温度下镍泡沫基镍硫涂层电极的析氢活性。结果表明,镍泡沫基Ni-S涂层电极的析氢活性比镍网基Ni-S涂层电极活性高得多。镍泡沫各层硫量呈梯度的分布规律,由表及里硫含量逐步降低,中心层硫含量最低。各层表面微细颗粒大小及其均一性不相同,第1层的颗粒尺寸大于其它层的颗粒,其大小均一性也较其它层差。镍硫涂层是镍和Ni3S2组成的非晶态,使涂层具有丰富的表面积和氢气析出反应的活性中心。在加热的电解液中,在60℃以下和60℃以上的温区内电极析氢反应的机制不完全一样,受温度影响的程度也不一样。4000A/m2、90℃时,这种电极的析氢电位比15℃时析氢电位低180mV。

镀液pH对电沉积镍-钼-磷合金薄膜组织结构及性能的影响

[目的]镀液pH是影响金属电沉积过程的关键因素之一,进而影响着沉积层的组织结构和性能。[方法]采用直流电沉积法在泡沫镍(NF)上制备Ni-Mo-P合金薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了不同pH下所得Ni-Mo-P合金薄膜的晶相结构、微观形貌及元素组成,并通过电化学方法考察了镀液pH对Ni-Mo-P合金薄膜析氢性能及耐蚀性的影响。[结果]在pH为7~11范围内电沉积所得的Ni-Mo-P合金薄膜均呈现非晶态结构,但组织结构及性能有差异。pH为9时所得的Ni-Mo-P合金薄膜表面最为光滑平整,载量最大,并且耐腐蚀性能最好。pH为10时所得Ni-Mo-P合金薄膜的析氢催化活性最佳。[结论]通过调整镀液的pH,可电沉积得到具备不同组织结构及性能的Ni-Mo-P合金薄膜。

泡沫镍基三维石墨烯的制备及其在鸡蛋中氟虫腈及其代谢物分析中的应用

以磁性泡沫镍为基底制备泡沫镍基三维石墨烯磁固相萃取材料,建立磁固相萃取与气相色谱-电子捕获器联用技术用于鸡蛋中氟虫腈及其代谢物分析的新方法。将泡沫镍基三维石墨烯磁性材料用于磁固相萃取氟虫腈及其代谢物,萃取解吸条件如下:样品溶液盐浓度为30%,样品溶液pH为7,涡旋萃取5 min;解吸剂为乙腈,涡旋解吸5 min。采用气相色谱法进行定性定量分析。该方法对氟虫腈及其代谢物的检出限为4.1~5.9μg/L,线性范围为15~500μg/L,相关系数>0.9981。将所建方法用于鸡蛋样品检测,氟虫腈及其代谢物的加标回收率为83.3%~95.4%,相对标准偏差(n=3)为4.8%~11.7%。

氧化热处理温度对多孔镍泡沫微观结构及吸波性能的影响

为了探究多孔镍泡沫在电磁污染环境应用的可能性,根据多孔镍泡沫在空气下的热重曲线图,采用不同氧化热处理温度对其进行高温处理,借助TG-DSC、XRD、SEM、矢量网络分析仪研究氧化热处理温度对多孔镍泡沫的微观结构和电磁波吸收性能的影响关系。结果表明,当氧化热处理温度超过600℃时,多孔镍泡沫骨架表面产生明显变化,当氧化热处理为900℃时,表面形成大量孔洞,而当氧化热处理温度到达1200℃时,表面呈熔融状。通过物相分析表明,随着氧化热处理温度升高,多孔镍泡沫骨架表面生成氧化镍。对X波段的电磁吸波性能进行测试可以发现,经900℃氧化热处理得到的多孔镍泡沫具有最优异的微波吸收性能,并在10.88 GHz处反射损耗到达最小值−19.66 dB,表明一定的氧化热处理可以有效改善多孔镍泡沫的吸波性能。