生物质黄桃衍生多孔碳调控二元镍钴双氢氧化物的超电容性能

镍钴双氢氧化物具有优异的赝电容性能,但存在充放电过程中因其活性位点利用率较低、导电性较差等问题而导致电容量不能完全释放。本文构建了生物质黄桃衍生的三维网格结构碳材料并用于调控二元镍钴双氢氧化物的超级电容性能。结果表明,二元镍钴双氢氧化物/生物质黄桃衍生多孔碳复合材料显著提高了超级电容器的赝电容容量和倍率性能。研究表明,该复合材料电容性能的提高主要归因于黄桃衍生三维多孔碳的高比表面积、优异的孔结构和高的电子导电性有效提高了二元镍钴双氢氧化物的活性位利用率并缩短了电子/物质传输距离。

石墨烯/钴镍双氢氧化物复合材料的制备及其超电容特性

采用氧化石墨(GO)还原法制备石墨烯(GNS),以氨水为沉淀剂,在石墨烯存在的情况下,通过Co2+和Ni2+化学共沉积的方法合成了石墨烯/钴镍双氢氧化物复合电极材料,采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、比表面积测试(BET)等技术手段表征了产物的组成、结构和形貌,用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对复合材料的电化学性能进行了研究。研究发现,石墨烯纳米片均匀分散在钴镍双氢氧化物中,改善了钴镍双氢氧化物的传导性和结构稳定性。电化学测试表明,在1 A/g的电流密度下,复合材料比电容高达2770 F/g,且循环500次后,比电容仍能保持93.4%,呈示该复合材料具有优异的电化学性能。

镍钴层状双氢氧化物超级电容器材料的制备及性能

过渡金属特别是镍和钴元素以其优异的电化学性能和丰富的自然资源在储能电极材料的研究和开发中得到了广泛的应用,其中,镍钴层状双氢氧化物(NiCo-LDH)电极材料因形貌易调控和高比电容等优点而备受关注。对NiCo-LDH超级电容器材料的制备方法和材料改性(离子掺杂和材料复合)进行综述,讨论了制备方法对材料微观结构及其电化学性能的影响。

PEG修饰的镍钴层状双氢氧化物微球抗菌及溶血性能研究

双氧水作为常用的活性氧试剂广泛应用于清洗创面、去除痂皮、清洗带恶臭的创伤。但是由于其具有强烈刺激性,常采用表面涂抹的方式应用,不可注入体内。并且其常用的浓度高于生理水平,会对健康组织有一定毒性,甚至会延迟伤口愈合。为了解决这个问题,设计了一种利用聚乙二醇修饰的生物相容性好的镍钴层状双氢氧化物微球PEG-Ni/Co-LDHs,使得其具有较高的抑菌效果,同时能减少双氧水的用量。采用一步沉淀法合成了PEG-Ni/Co-LDHs,使用SEM、TEM、XRD等方法对PEG-Ni/CoLDHs的结构进行表征,结果显示该材料的分散性能好,粒径约为470nm,微球呈花状结构,由薄层似花瓣结构层层组装而成。PEG-Ni/Co-LDHs具有过氧化物酶的活性,这使得在双氧水的作用下能有效产生羟基自由基,高效抑制革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)增殖,高浓度时与双氧水联合作用,细菌成活率分别为32%和19%。采集大鼠血细胞对纳米材料PEG-Ni/Co-LDHs进行溶血性能研究,发现在高浓度时,其溶血率低于12%,未出现明显的溶血作用,具有很好的生物相容性。研究结果表明,PEG-Ni/Co-LDHs具有高抗菌活性和低溶血毒性的特点,为其今后作为抗菌剂在生物体内应用奠定了研究基础。

Co_xNi_(1-x)层状双氢氧化物复合材料的制备及其超级电容器性能

通过化学共沉积方法制备了具有高比电容的介孔CoxNi1-x层状双氢氧化物(LDHs)复合材料。采用电子能谱、红外、X射线衍射、场发射扫描电镜等表征了产物的组成、结构和形貌。循环伏安、恒电流充放电等测试表明,Co0.5574Ni0.4426LDH复合材料具有最佳的电容性能,在1A/g的电流密度下,比电容高达2552F/g,且循环1000周后,比电容仍能保持90.6%,呈示该复合材料具有优异的电化学性能。

三维石墨烯/泡沫镍基底上制备Ni掺杂Co(OH)_2复合材料及其超电容性能

以化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯/泡沫镍(3DGE/NF)为基底,电化学沉积Ni掺杂Co(OH)2纳米片得到三维镍钴双氢氧化物/石墨烯/泡沫镍(3D NixCo1-x(OH)2/GE/NF)复合电极材料,研究Ni掺杂量对材料的形貌及电化学性能的影响.结果表明:在Co(OH)2中掺杂适量的Ni可以改善材料的表面形貌;高质量、高导电性石墨烯的存在促进电极与电解液的电荷传输,加上镍钴的协同作用,能有效提高材料的比容量和循环倍率性能.当Ni掺杂量为34%时,3D Ni0.34Co0.66(OH)2/GE/NF复合电极材料具有最佳的电化学性能,当电流密度为3 A/g时,其在1mol/L的KOH电解液中比容量达到1 714F/g,当电流密度升高到30A/g时比容量仍保持有73%达到1 254F/g,显示出较好的倍率性,且在10A/g的大电流密度下经过500次循环后,比容量保持率为83%.

Ni_(2)Co-LDHs作为超级电容器电极材料的电化学性能研究

通过化学共沉淀法制备了不同组分镍钴层状双氢氧化物(Ni_(x)Co_(y)-LDHs),并通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、循环伏安法、恒电流充放电及电化学交流阻抗等测试手段进一步研究了Ni_(2)Co-LDHs材料的物相结构、表面形貌和电化学性能,探究电荷储存机理及计算扩散系数.结果表明:当镍钴物质的量之比为2∶1时,其组分Ni_(2)Co-LDHs与其他2个组分(NiCo_(0.2)-LDHs和NiCo-LDHs)相比,比容量最大;纳米片状形貌的Ni_(2)Co-LDHs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2037 F/g,较小的阻抗(0.21Ω/cm^(2))和良好的循环稳定性,经过近4000周循环,比容量衰减约10%;Ni_(2)Co-LDHs电极的还原反应过程为扩散控制电荷储存,扩散系数D为8.0×10^(-11) cm^(2)/s,其氧化反应过程为混合储存机理,扩散系数D为4.2×10^(-10)cm^(2)/s.由于此类二元镍钴双层氢氧化物电极材料具有良好的氧化还原动力学性能,因此,在超级电容器领域具有极其广阔的应用前景.

N-CNTs/NiCo-LDH复合材料的制备及电化学性能

通过高温碳化聚吡咯纳米管制备了氮掺杂碳纳米管(N-CNTs),并采用共沉淀法将镍钴层状双氢氧化物(NiCo-LDH)原位生长在N-CNTs上,制备出具有三维互联网状结构的N-CNTs/NiCo-LDH复合材料.研究了镍钴摩尔比对N-CNTs/NiCo-LDH复合材料形貌结构和电化学性能的影响.结果表明,当镍钴摩尔比为1∶2时,N-CNTs/Ni_(1)Co_(2)-LDH具有最佳的电化学性能.在1 A/g电流密度下,其比电容可达1311.8 F/g;当电流密度为10 A/g时,电容保持率高达88.3%,展现出优异的倍率性;在经过2500次循环后,电容保持率仍可达76.4%,具有良好的循环稳定性.由N-CNTs/Ni_(1)Co_(2)-LDH与活性炭(AC)电极所构建的N-CNTs/Ni_(1)Co_(2)-LDH//AC水系混合型超级电容器,在750 W/kg功率密度下,具有27.19 W·h/kg的高能量密度.

氮掺杂碳纳米纤维负载NiCo-LDH纳米片用于超级电容器

利用静电纺丝法和高温碳化法制备了氮掺杂碳纳米纤维(NCNF),通过水热合成反应法在NCNF表面原位生长镍钴层状双氢氧化物(NiCo-LDH)纳米片,制备出核壳结构的NiCo-LDH/NCNF复合材料。对样品的形貌和结构进行表征,并对复合材料进行电化学性能测试。结果显示:NiCo-LDH/NCNF在1、10 A/g的电流密度下,比电容可达2822.9、2178.8 F/g,电容保持率高达77.2%;在连续充放电循环6000次后,电容保持率仍可达到91.8%,循环稳定性能优异。以NiCo-LDH/NCNF为正极,活性炭(AC)为负极组装的非对称超级电容器(NiCo-LDH/NCNF//AC)在1 A/g电流密度下,比电容为226.1 F/g,在742.1 W/kg功率密度下,能量密度高达69.2 Wh/kg。表明NiCo-LDH/NCNF复合材料是一种极具潜力的能量转换与存储材料。

反应物浓度对溶剂热合成Ni-Co LDH的影响

探索了一种不用粘接剂,以泡沫镍为模板,通过溶剂热反应直接生长Ni-Co LDH纳米片阵列的合成方法,重点考察了不同反应物浓度对目标产物形貌及电性能的影响。结果表明,不同浓度合成产物的形貌有明显差异,电性能测试结果证实当Ni源添加量为0.21 mmol,Co源添加量为0.14 mmol时,合成的六边形纳米片形貌均匀,比表面积最大,电性能最优。