泡沫镍负载镍钴金属氢氧化物的制备及其析氧性能研究

通过水热法,在泡沫镍表面原位生长镍钴金属氢氧化物。所合成泡沫镍负载纳米草状钴氢氧化物在1mol/LKOH电解液中,电流密度为50、100、200mA/cm^(2)时的析氧过电位分别为316、341和369mV,塔菲尔斜率为78.57mV/dec。泡沫镍负载钴氢氧化物电极的C_(dl)值为193.77mF/cm^(2),远高于其他泡沫镍负载镍钴氢氧化物电极,且具有较好的稳定性,在200mA/cm^(2)运行24h,电流密度下降13.78%;维持100mA/cm^(2)运行24h,电压上浮4.12%。

钴镍双金属氢氧化物/石墨烯电控分离膜排异性回收废水中低浓度磷酸盐

采用滴涂结合电化学沉积两步法制备了一种具有优良电活性的三维花状钴镍双金属氢氧化物/石墨烯(CoNi-LDH/G)杂化膜,用于电控离子交换过程(electrically switched ion exchange,ESIX)吸附水溶液中低浓度的磷酸根(PO_(4)^(3-))离子。结合X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对CoNi-LDH/G杂化膜进行形貌、组成及结构表征。采用电化学方法考察了该杂化膜在不同吸附电压、不同初始浓度、共存离子及不同pH值条件下对PO_(4)^(3-)吸附性能的影响。实验结果表明:通过调节氧化还原电位,即使在低浓度下,杂化膜对PO_(4)^(3-)也具有良好的吸附性能,且可以在较宽的pH值(4~10)范围内使用,同时受共存离子及其浓度变化影响甚小。此外,G对PO_(4)^(3-)的吸附容量为1.10 mg·g^(-1),CoNi-LDH对PO_(4)^(3-)的吸附容量为11.74 mg·g^(-1),二者吸附容量之和小于CoNi-LDH/G对PO_(4)^(3-)的吸附容量(16.25 mg·g^(-1))。同时,结合O1s的XPS数据分析发现,CoNi-LDH/G杂化膜对PO_(4)^(3-)的吸附过程除了层间阴离子交换、PO_(4)^(3-)与层板金属离子配位的配体交换外,还存在G与CoNi-LDH之间的协同效应。

应用于超级电容器微波快速合成镍钴层状双金属氢氧化物

能源转化和储存越来越受到重视。超级电容器作为一种理想的储能器件成为当前研究的热点。微波法材料合成具有高效、环保等优点,具有极大的应用潜质。本文通过微波回流法在30min内合成了镍钴层状双金属氢氧化物,考察了前驱体溶液中不同的镍、钴阳离子摩尔比例对材料结构以及电化学性能的影响。采用X射线衍射,扫描电子显微镜等对材料的结构和性质进行了表征。将制备的双金属氢氧化物作为超级电容器材料,发现当镍、钴比例为1:2时,材料具有最优的电化学性能。

石墨烯/钴镍双金属氢氧化物复合材料的制备及电化学性能研究

采用微波辐射与高温裂解相结合的二步还原法制备石墨烯。二步还原使氧化石墨被充分还原和剥离,所得到的石墨烯有较好的传导性,其比表面达675.4 m2.g-1。以此石墨烯为原料,水热法合成出石墨烯/钴镍双金属氢氧化物复合材料,并考察了复合材料作为超级电容电极材料的电化学性能。研究发现,褶皱的石墨烯纳米片均匀分散在钴镍双金属氢氧化物中,这改善了钴镍双金属氢氧化物的传导性和结构稳定性。在0.25 A.g-1电流密度下,复合材料的比电容量是800.2 F.g-1。当电流密度增加至10 A.g-1,比电容量为386.5 F.g-1,恒电流充-放电500次后比电容量仍能保持99%以上,这些呈示该复合材料具有优良的电化学性能。

多壁碳纳米管/钴镍层状双金属氢氧化物纳米复合材料的制备及电化学性能研究

以硫酸钴(CoSO_(4)·7H_(2)O)为钴源、硫酸镍(NiSO_(4)·7H_(2)O)为镍源,通过水热法将多壁碳纳米管(MWCNTs)嵌入到钴镍层状双金属氢氧化物(CoNi-LDHs)中合成CoNi-LDHs/MWCNTs复合材料。通过FT-IR、FE-SEM、XRD等分析方法对复合材料的微观组织结构和表面形貌进行表征,并通过循环伏安、恒流充放电以及交流阻抗谱等测试方法对该材料的电化学性能进行研究。结果表明,当反应体系中引入MWCNTs后,CoNi-LDHs颗粒均匀地嵌入碳纳米管网络中,与碳纳米管紧密结合交错在一起,增大了材料的表面积,为氧化还原反应提供了丰富的活性位点;在电流密度为0.5 A/g下,复合材料比电容高达1965.55 F/g,表明该复合材料具有优异的电化学性能。

钴镍笼状双金属氢氧化物/多壁碳纳米管复合材料对环境水样中农药的高效富集

建立高效、灵敏的农药分离、富集和检测方法具有重要意义。该实验采用一步法合成了钴基沸石咪唑骨架/多壁碳纳米管(ZIF-67/MWCNTs)复合物,并以该复合物为模板通过溶剂热法合成了钴镍笼状双金属氢氧化物/多壁碳纳米管(CoNi-LDH/MWCNTs)复合材料,将CoNi-LDH/MWCNTs用作固相微萃取(SPME)的纤维涂层富集环境水样中的6种农药,结合高效液相色谱(HPLC)测定了环境水样中的6种农药。通过扫描电镜、能谱分析、红外光谱、粉末X射线衍射和N吸附/脱附对所制备的各种材料进行了表征。利用正交设计试验优化SPME的萃取条件,包括萃取温度、萃取时间、搅拌速率、解吸时间和盐浓度。在最优化的条件下,该方法具有较宽的线性范围(百菌清为0.015~200μg/L,戊唑醇为0.140~200μg/L,毒死蜱为0.250~200μg/L,仲丁灵为0.077~200μg/L,溴氰菊酯为1.445~200μg/L,哒螨灵为0.964~200μg/L)、较低的检出限(0.004~0.434μg/L)和良好的重复性。单个纤维和不同批次纤维间的相对标准偏差(RSD)分别为0.5%~5.7%和0.5%~4.8%。在10.0μg/L和50.0μg/L 2个水平下的加标回收率为83.9%~108.2%,RSD<5.3%。此外,与其他涂层纤维相比,CoNi-LDH/MWCNTs涂层对农药具有更高效的富集能力,这归因于它的高比表面积以及CoNi-LDH/MWCNTs涂层与目标分析物之间存在的π-π堆积作用、疏水作用、阳离子-π相互作用和氢键作用。该方法可以实现环境水样中农药残留的高选择性、高灵敏度及高准确性的分析测定。

多级镍钴层状双金属氢氧化物微球的简易合成及其电化学性能

通过简易的一步水热法制备了三维多级结构的多晶镍钴层状双金属氢氧化物(NiCo-LDHs)微球。研究了水热温度和水热时间对样品形貌的影响。研究发现:当水热温度为120℃时,可以得到由致密均匀的纳米线互相连接组装成的独特海胆状多级结构的NiCo-LDHs微球。在1 A·g^(-1)下,它的比电容高达1 381 F·g^(-1)。在10 A·g^(-1)下,可以保持59.2%的比电容。

花瓣状镍钴层状双金属氢氧化物微球的制备及其超级电容性能

在乙醇-水(V(乙醇)∶V(水)=9∶1)的反应介质中,以SiO2@AlOOH为硬模板,加入镍钴盐前驱体和碱源,水热法制备了花瓣状镍钴层状双金属氢氧化物微球(NiCo-LDHM)。采用扫描电子显电镜、透射电镜和电化学工作站等对此复合材料进行了表征。研究发现,该微球平均粒径约2.5μm,呈多孔结构,由厚度10 nm左右纳米片自组装形成。在1 A/g的电流密度下,该产物电极的比电容量达到1 108.8 F/g,明显优于普通镍钴层状双金属氢氧化物电极(710.5 F/g)的比电容量。当电流密度增加到7 A/g,比电容量为700.8 F/g,恒电流充-放电1 500次后比电容量仍高于94.5%,由此说明了复合材料具有优异的超级电容性能。

中空笼状多孔结构镍钴层状氢氧化物的制备及其电化学性能

超级电容器以功率密度高、寿命长、环境友好等优点在各种能量存储设备中受到广泛关注.所以,提高电极材料的储能性能对超级电容器的开发与应用具有重要的意义.具有特定纳米结构的功能材料作为超级电容器电极材料时具有优异的电化学性能,原因在于其能提供丰富的电化学活性位点、高的比表面积和增加电解质与材料的接触面积.因此,本文以ZIF-67纳米晶为模板,利用硝酸盐刻蚀的方法制备中空笼状镍钴层状氢氧化物(NiCo-LDH),并研究其作为超级电容器电极材料的储能性能.借助X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、低温氮气吸附/脱附和电化学测试等手段分析所得NiCo-LDH的结构、形貌和电化学性能.结果表明:NiCo-LDH由纳米片组装形成中空笼状结构,拥有丰富的介孔和大孔孔道以及较高的比表面积,从而有助于增加电活性位点,促使电解液与电极材料的充分接触,进而显著提高材料的储能性能.当刻蚀用镍、钴盐质量比为1∶1时,样品Ni_(1)Co_(1)-LDH的比电容可达801 F·g^(-1)(电流密度为0.5 A·g^(-1)),且在大电流密度下(10 A·g^(-1))仍能保持582 F·g^(-1)的比电容;在电流密度15 A·g^(-1)的条件下经过2000次循环后,其比电容值保持为初始值的100.2%,表现出优异的储能性能和潜在的应用价值.

基于CoNi-双金属氢氧化物//AC非对称超级电容器的构筑（英文）

以高电容特性的CoNi-LDH作正极,活性炭作负极,6 mol/L KOH溶液为电解液构筑CoNi-LDH/AC非对称超级电容器。由于这两种材料在同一种电解液中发生可逆循环时对应的电化学电势范围不同,因此通过组合这两种电极材料可以有效地解决对称电容器工作电压低的问题。用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对其电化学性能进行研究。结果表明,所组装非对称电容器在碱性水系电解液中,其工作电压可以达到1.5 V。通过比较它与基于两种电极材料对称电容器的能量密度-功率密度曲线可以看出,非对称电容器的性能有了很大提高,在功率密度为102.3 W·kg^(-1)时,其能量密度可以达到46.3 Wh·kg^(-1)。

La-NiCo LDH复合材料的制备及电化学性能

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide,简称LDH)是一种优良的超级电容器电极材料。理论上La掺杂可优化这种材料的性能,但具体影响尚未被揭示。因此,采用水热法制备了La^(3+)掺杂镍钴双金属氢氧化物(La-NiCo LDH)复合材料。在此基础上,进一步采用XRD、XPS、SEM和电化学测试的方法研究了不同物质的量比La^(3+)的掺杂对La-NiCo LDH复合材料显微结构及电化学性能的影响。La^(3+)的引入使样品形貌由蜂窝状微球转变为花瓣状微球,材料的比电容得到了很好地改善。在1 A/g的电流密度下,对样品进行La^(3+)掺杂后,样品比电容提升由812 F/g至1458 F/g。同时也提升了材料的导电性能。

超级电容器用NiCo-LDH电极材料研究进展

镍钴层状双金属氢氧化物(NiCo-LDH)具有理论比电容大、成本低等优势,作为超级电容器电极材料得到广泛研究,但导电性能和电化学性能较差,限制了实际应用。简要介绍NiCo-LDH电极材料的储能原理、电化学性能影响因素(如比表面积、孔径和导电性等)和制备方法,其中包括水热法(溶剂热法)、微波法、电化学沉积法、化学共沉淀法和牺牲模板法等。重点介绍NiCo-LDH电极材料的改性研究(如改变形貌、制备复合材料等),并对研究方向进行展望。