NiCo_(2)O_(4)纳米笼的制备及其在超级电容器中的应用

二维片状NiCo_(2)O_(4)具有特殊的各向异性结构和较高的理论比容量,在电储能领域有特殊的应用前景,但常见的二维NiCo_(2)O_(4)容易发生团聚,导致其储能性能下降。通过简单的协同腐蚀沉淀策略(CEP)及退火工艺成功制备出NiCo_(2)O_(4)纳米笼,该空心结构由片状NiCo_(2)O_(4)相互交错形成,有效的三维支撑腔体减少了团聚,同时多孔结构提供了应力释放空间,改善了电化学储能性能。结果表明,电极在3.5A/g电流密度下,比电容高达1688F/g,在10A/g条件下循环1000次依旧能够保持原比电容的87.7%。表明将二维片状材料组装形成笼状结构可以有效提升电化学储能性能。

明胶填充泡沫Ni并负载NiCo_(2)O_(4)纳米阵列电极的制备及超级电容性能

通过使用明胶凝胶生物质填充再在空气中煅烧实现对泡沫镍冗余空隙的有效填充,再采用水热法在填充后的泡沫镍上原位生长NiCo_(2)O_(4)纳米阵列直接用作免粘合剂的自支撑超级电容器电极材料。借助SEM电镜、Raman光谱及XRD对获得的电极材料进行形貌、结构及物相表征,测试该电极材料的循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等电化学性能。实验结果表明,在三电极体系中以2 mol·L^(-1)KOH溶液作电解质,该电极材料的比容量达到25714 F·m^(-2);当电流密度从10 A·m^(-2)增加到200 A·m^(-2)时,其比容量保持约58.3%,倍率性能良好;在200 A·m^(-2)电流密度下充放电循环2000次后其比容量保留率高达109.3%,表现出优良的循环稳定性。

TiO_(2)/CB-NiCo_(2)O_(4)修饰玻碳电极的制备及其对葡萄糖的电化学测定

利用低温下的水化学生长法合成了镍钴氧化物(NiCo_(2)O_(4))纳米针,因其自组装而表现出立方晶相,再用二氧化钛/炭黑(TiO_(2)/CB)对NiCo_(2)O_(4)表面进行了改性,合成了TiO_(2)/CB-NiCo_(2)O_(4)复合纳米材料.用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)图谱对材料的形貌进行了表征,运用循环伏安法(CV)、时间-电流(i-t)曲线法考察了TiO_(2)/CB-NiCo_(2)O_(4)修饰玻碳电极的电化学行为.实验发现:TiO_(2)/CB-NiCo_(2)O_(4)修饰电极对葡萄糖的氧化有良好的电催化性能,其线性范围为0.001~1.780 mmol·L^(-1),检测限为0.53μmol·L^(-1)(信噪比S/N=3).将该法用于实际样品中葡萄糖的测定,结果令人满意.

MOFs衍生过渡金属氧化物材料的制备及其氧析出性能研究

以ZIF-8@ZIF-67为模板,硝酸镍和硝酸铁为镍来源和铁来源,利用金属的水解作用和低温氧化策略制备三种不同催化剂NiCo_(2)O_(4)、CoFe_(2)O_(4)和NiCo_(2)O_(4)/CoFe_(2)O_(4)复合物。采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning electron micro-scope,SEM)检测手段表征材料的微观形貌和组成。在0.10 mol/L KOH介质中进行氧析出(Oxygen evolution reaction,OER)催化性能探究,结果表明:NiCo_(2)O_(4)/CoFe_(2)O_(4)复合物在碱性介质中表现出较低Tafel值(59.58 m V·dec^(-1))和初始电位,阻抗测试结果表明其具有更加优异的导电性。NiCo_(2)O_(4)/CoFe_(2)O_(4)复合物较高的OER催化活性来自于混价过渡金属氧化物的催化活性和它们之间相互协同作用,以及多孔结构和大的比表面积为电子和离子传输提供通道。

NiCo_(2)O_(4)修饰N掺杂交联碳纳米纤维电极的制备及其电化学性能研究

为有效改善碳纳米纤维导电性及柔性,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为芯溶液,聚丙烯腈(PAN)和PVP为皮溶液,首先通过同轴静电纺丝技术制备偏心皮芯结构纳米纤维,然后在高温碳化过程中热塑性高聚物PVP发生熔融,在纤维间形成交联点,制得N掺杂的交联碳纳米纤维.进一步,通过水热合成反应在碳纳米纤维表面原位生长NiCo_(2)O_(4)纳米针获得NiCo_(2)O_(4)修饰的N掺杂交联碳纳米纤维电极.基于电极材料的结构优势以及碳纳米纤维与NiCo_(2)O_(4)纳米针的协同作用,所制备的NiCo_(2)O_(4)修饰N掺杂交联碳纳米纤维电极表现出优异的电化学行为,在0.5 A·g^(-1)电流密度下,质量比电容高达1186.4 F·g^(-1)(197.5 mA·h·g^(-1)),10000次充放电循环后电容保持率达74.5%,且将电极材料组装成非对称超级电容器可成功为电子器件进行供电.本文工作为柔性电极的开发提供了一种新的探究思路.