稀土Nd^(3+)与Cu^(2+)掺杂非晶态纳米Ni(OH)_2材料的电化学性能

晶态氢氧化镍[Ni(OH)2]在碱性电解液中易发生相变,影响其电化学性能。文中采用微乳液快速冷冻共沉淀法制备Nd3+和Cu2+复合掺杂非晶态纳米Ni(OH)2粉体材料,并对其结构形貌及物理特性进行表征分析。结果表明,制备出的非晶态Ni(OH)2样品材料,微结构含有较多结晶水,物相近似球形,粒径大小在20—30nm。对样品电极材料的电化学性能测试发现,掺杂Nd3+和Cu2+的摩尔比为2∶1时,所制备的样品材料合成镍电极,并组装成MH-Ni模拟电池,在恒电流80mA/g下充电6h,40mA/g放电,终止电压为1.0V的充放电条件下,放电比容量高达348.0mA.h/g,放电中值电压为1.2723V,同时样品电极材料的氧化还原可逆性较好,电极过程的电化学阻抗较小。电化学性能优于目前MH-Ni生产应用的晶态β-Ni(OH)2电极材料。

非晶态Ni(OH)_2电极材料的制备工艺

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备非晶态Ni(OH)2.通过单因素及正交实验研究反应体系的pH值、反应温度和时间等因素对制备的非晶态Ni(OH)2电化学性能的影响.结果表明,主要影响因素为pH值,其次为反应温度和时间.采用TX-100/正丁醇/环己烷/水体系,控制TX-100与正丁醇的体积比为1:15,W值(水与表面活性剂质量比)为15.1,pH为12,反应时间2h,反应温度55℃的条件下进行反应,放入0～5℃的超低温恒温槽中快速冷冻沉淀,合成出Ni(OH)2非晶相粉体电极活性材料,该材料的放电比容量达333.22mA-h/g,具有较高的电化学容量.初步探讨了微乳液快速冷冻沉淀法制备非晶态Ni(OH)2粉体的作用机理.

Y(Ⅲ)和Co(Ⅱ)复合掺杂非晶态Ni(OH)_2材料的电化学性能

采用微乳液快速冷冻共沉淀法制备出Y(Ⅲ)和Co(Ⅱ)复合掺杂非晶态Ni(OH)2电极活性粉体材料样品。采用XRD、SAED、SEM、EDS和Raman光谱对其结构形貌和成分进行表征分析,同时将样品组装成碱性MH-Ni电池,进行了电化学性能测试。结果发现,Y(Ⅲ)和Co(Ⅱ)复合掺杂非晶态Ni(OH)2样品材料内部微结构缺陷较多,无序性强,作为活性物质合成镍电极材料,其在电极反应过程中电荷转移电阻较低,导电能力增强,其样品电极以80 mA.g-1恒流充电6 h,40 mA.g-1恒流放电,终止电压为1.0 V的充放电制度下,放电平台电压为1.278 V,放电容量高达335.7 mAh.g-1。

沉淀转化法制备的纳米Ni(OH)_2-C复合材料的结构和电化学性能

研究了用沉淀转化法、通过掺钴和纳米炭材料制备的Ni(OH)2-C和Ni0.96Co0.04(OH)2- C纳米复合材料的结构和电化学性能. Ni(OH)2-C和Ni0.96Co0.04(OH)2-C都是β-Ni(OH)2 晶体结构. Ni(OH)2电化学性能主要与其晶体粒径、晶体结构和导电性有关.掺入纳米导电 炭黑,可以改善Ni(OH)2的电化学性能.掺入纺锤形颗粒的SPC比片状颗粒:HGC炭黑较明 显改善Ni(OH)2的电化学性能.掺入高比表面积活性炭,不能改善Ni(OH)2电化学性能.掺 杂Co可以提高倍率放电能力和可逆性.掺杂Co和炭的Ni0.96Co0.04(OH)2-C复合材料,具有 高比容量.

Ni(OH)_(2)基超级电容器电极材料的研究进展

超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、充放电速度快等优点,在能源领域有着巨大的应用潜力。电极材料作为超级电容器的核心部件,其性能对电容器储能性能有着至关重要的影响。氢氧化镍(Ni(OH)_(2))成本低、来源丰富、理论容量高、环境友好、在碱性电解质中稳定性高,常用作超级电容器电极材料。然而,Ni(OH)_(2)在超级电容器充放电过程中仍存在导电率低、分散性差、比表面积有限、体积收缩等问题亟待解决。综述了近5年以来Ni(OH)_(2)与碳基材料、金属氧化物、金属硫化物、金属硒化物、氢氧化物复合制备Ni(OH)_(2)基超级电容器电极材料的研究进展,并分析讨论了微纳结构等因素对其电化学性能的影响,总结了目前Ni(OH)_(2)基复合材料用于超级电容器领域的难点问题,期望为后续相关研究提供借鉴。

Ni(OH)_(2)基复合材料的制备及其在超级电容器方面的进展

超级电容器是一种很有前途的电化学储能系统,合理设计和构建高比电容材料,对于超级电容器技术的发展至关重要。具有高化学稳定性、高理论容量、高速率性能等优点的Ni(OH)_(2)材料在近年引起了广泛关注。然而,其实际测试性能(尤其是速率能力)通常远低于理论值,这可能归因于活性位点的可接近性受限、反应动力学缓慢或电子转移能力不足,严重阻碍了其的实际应用。研究人员试图打破Ni(OH)_(2)固有结构的限制,探索提升其性能的方法。本文综述了Ni(OH)_(2)及其复合材料的制备方法:溶剂热法、电沉积法、化学沉积法、微波水热合成法等,并将其应用于超级电容器方面的进展进行了总结。此外,本文指出了Ni(OH)_(2)及其复合材料应用于超级电容器所面临的挑战和前景,以满足现代社会的应用需求。

Al_(91)Ni_7Y_2纳米非晶复合材料晶化的研究

利用差示扫描量热 (DSC)、透射电镜 (TEM)和 X射线衍射 (XRD)技术对快速凝固 Al91 Ni7Y2 合金条带急冷态和不同温度退火态的晶化行为及显微结构演化进行了研究。结果表明 :急冷态的 Al91 Ni7Y2 合金为部分 Al粒子均匀分布在非晶基底上的复合材料。从急冷态到高温平衡态有三阶段晶化过程 ,对所有的晶化温度和晶化相的测量表明 ,DSC曲线上第一个峰的初始和峰值温度分别为 2 40℃和 2 6 7℃ (在加热速率为 10℃ /min条件下 ) 。

β-Ni(OH)_2纳米材料的水热制备及性能研究

介绍了采用水热法制备氢氧化镍纳米材料的方法;采用透射电子显微镜、X射线衍射分析、比表面积测试等对产品进行了表征。结果表明:制备的β-Ni(OH)2呈类球形,直径约50～80nm。通过循环伏安和恒流充放电测试研究了材料的电化学性能。结果表明:样品以0.2C放电,最高比容量达191mAh/g。

二维层状Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料的制备及其摩擦学性能研究

采用水热反应制备出β-Ni(OH)2,然后通过水热还原得到Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体材料,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的相结构、成分及形貌进行表征分析。采用四球摩擦磨损试验机评价制备的Ni/β-Ni(OH)2作为润滑油添加剂的摩擦学性能,基础油为PAO6。摩擦试验后,采用SEM分析典型试验钢球磨斑的表面形貌,利用能谱仪(EDS)研究磨斑表面化学元素的组成,探讨Ni/β-Ni(OH)2纳米复合润滑添加剂的减摩抗磨机制。结果表明:Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料作为润滑添加剂具有极好的减摩抗磨性能,显著优于基础油PAO6和未负载纳米Ni的二维β-Ni(OH)2层状材料;与基础油相比,添加0.1%质量分数Ni/β-Ni(OH)2添加剂的油样的摩擦因数和磨斑直径分别降低了17.6%和41.5%;Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体综合了纳米Ni及层状β-Ni(OH)2两部分结构特性,在摩擦过程中,复合材料中的纳米金属粒子Ni与层状结构材料β-Ni(OH)2能够相互增强起到协同润滑作用。

MnO_2/Ni(OH)_2复合纳米片阵列材料的制备及锂离子电池性能研究

采用水浴法在泡沫镍基底上生长MnO_2/Ni(OH)_2复合纳米片阵列材料,并通过恒流充放电和循环伏安法研究所得MnO_2/Ni(OH)_2的电化学性能。利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析产物的物相组成和微观形貌。结果表明:泡沫镍基底表面垂直生长着多孔纳米片阵列,纳米片间围成150~300nm的小孔;在电流密度为200mA/g时,所得纳米片阵列材料的首次放电比容量可达1575.4mAh/g,库伦效率为95.6%,100次循环材料的平均放电比容量达到1052.2mAh/g;这表明该复合材料具有较高的比容量和良好的循环性能。

α-Ni（OH）2/石墨烯纳米复合材料的制备及其电容性能研究

近年来,石墨烯复合材料作为理想基底用于电极材料的生长,在电化学的许多领域都得到了广泛的应用。以石墨烯和六水合硝酸镍为原料,用NaBH4作为还原剂,在90℃低温条件下制备合成了具有纳米尺寸的α-Ni(OH)2/石墨烯复合材料。研究了石墨烯与α-Ni(OH)2的质量比不同时复合材料的电化学性能。结果表明:当质量比为5∶5时,复合材料显示了最佳的电化学性能:在0~0.47 V的电位窗口,0.2 A/g的电流密度下,比容量高达1280 F/g;2 A/g的电流密度下循环充放电测试2000次后,比容量仍然保持88%。因此,该复合材料作为一种理想的复合电极材料,可被应用到能量转化/储存系统中。

正极材料α-Ni(OH)_2的研究进展

α Ni(OH)2与球形β Ni(OH)2相比,具有电化学容量高、活性物质利用率高、循环可逆性好、可使活性物质中的Ni含量降低约30%等优点,具有环境、经济和社会意义。采用掺杂技术制备出的双氢氧化合物(LDH)具有与α Ni(OH)2相同的结构和特性,并且稳定性好,可作为电极材料使用。综述了国内外近年来LDH的制备方法、结构及性能方面的研究进展。

用Ni(OH)_2浆化氢还原法制备纳米金属镍粉的反应机制

用Ｎｉ（ＯＨ）２浆液水热氢还原法制备了纳米金属镍粉．通过时不同反应阶段样品性质的分析．研究了巨应的机制，结果表明．在酸性条件下．通过复盐离解出的镍离子在溶液中与氢发生反应：在碱性条件下．Ｎｉ（ＯＨ）２固体颗粒直接与活性氢发生反应。

纳米Ni(OH)_2的质子扩散行为研究

用沉淀转化法制备了纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 超微粉，ＸＲＤ谱图显示为β（Ⅱ）相，用Ｓｃｈｅｒｒｅｒ公式估算的粒径大小为２０ｎｍ 。将Ｎｉ（ＯＨ）２ 超微粉与微米级的球形Ｎｉ（ＯＨ）２ 对照，分别作为活性物质涂填进泡沫镍基体中制成电极，研究了充放电性能，发现纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 微粉放电比容量要高于球形Ｎｉ（ＯＨ）２ ，而且放电电位高，充电电位低，说明纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 填充的电极有较小的极化。另外，采用粉末微电极技术测定了两种Ｎｉ（ＯＨ）２ 活性物质的质子扩散系数：纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 为１．１×１０－ １０ ｃｍ ２ ／ｓ，球形Ｎｉ（ＯＨ）２ 为３．５×１０－ １１ ｃｍ ２／ｓ。探讨了其质子扩散行为差异的原因，纳米Ｎｉ（ＯＨ）２ 的粒径小，有更大的比表面积，可以增加与电解质溶液的接触，而且纳米微粒可减小质子在固相中的扩散距离，从而提高了其质子扩散性能。

纳米Ni(OH)_2的制备与研究

镍氢新型二次电池已成为开发热点,但由于现有的镍正极不能与MH负极相匹配,限制了镍氢电池的进一步应用.采用沉淀转化法制备纳米级氢氧化镍,通过调节表面活性剂的含量和实验温度,得出最佳反应条件.对制得的样品进行XRD和TEM表征,并对样品进行了恒流放电测试.测试结果表明:制得的样品为球形,颗粒粒度为纳米级,直径为30～50nm,晶型为β型;将样品与传统的微米级氢氧化镍相比较,测得其电化学容量可提高20%以上.

纳米Ni(OH)_2的控制结晶法制备

纳米Ni(OH)2可以有效地提升镍氢电池的性能.本文以NiSO4和NaOH为原料,聚乙二醇为分散剂,采用控制结晶法制备了纳米Ni(OH)2的胶体溶液,控制结晶的pH值和温度分别为11.0和45℃.然后用正丁醇进行共沸蒸馏处理.制备了分散性良好的纳米Ni(OH)2粉体,粉体颗粒粒径20nm左右,团聚体系数为1.07.并用TEM和XRD对粉体进行了表征.所制备的样品在1C倍率放电时电容量达到258mAh·g-1。.

掺杂Co纳米β-Ni(OH)_2的制备及其循环伏安行为

采用共沉积方法制备出掺杂Co的纳米β-Ni(OH)2,并对Co掺杂比例与材料性能的关系进行了研究。XRD、TEM测试结果表明,利用共沉积法可以制备出不同掺杂Co比例的纳米β-Ni(OH)2,随着Co掺杂比例的增大,材料的晶格缺陷明显增多,晶格参数和表面型貌也发生相应的变化。利用微电极的循环伏安(CV)行为研究表明,掺杂后材料的循环伏安性均较掺杂前有所改善,且Co的掺杂比例对材料的氧化峰电位(EP,a)、还原峰电位(EP,c)及质子扩散系数(D)均产生影响,当Co的掺杂比例为5%时,材料的质子扩散性能相对最好。

非晶态氢氧化镍材料电极理论放电容量估算

采用微乳液快速冷冻沉淀法制备出非晶态氢氧化镍,将其粉体制成微电极作为研究电极,并以Pt电极作为辅助电极,Hg-HgO电极作为参比电极构成三电极体系。通过对非晶态氢氧化镍样品电极过程极化曲线的测试,计算其交换电流密度和极限电流密度,并根据计算结果,估算出非晶态氢氧化镍作为电极活性材料在充放电过程中电极反应转移电子数近似为1.35,理论放电比容量为393.26mAh/g,表明具有较高的电化学容量。

Ni(OH)_2/SBA-15分子筛复合电极材料的制备与超级电容性能

以SBA-15分子筛为载体,采用简单化学沉淀法制备Ni(OH)2/SBA-15分子筛复合材料,用X射线衍射仪、SEM、TEM和电化学工作站等手段研究复合材料的物相和超级电容性能.结果表明,硫酸改性的SBA-15分子筛比纯SBA-15分子筛具有更高的均一性,孔道发生显著变化,比表面积增大.Ni(OH)2/SBA-15复合材料的表面形貌为纳米尺寸的蜂窝孔状结构,活性材料Ni(OH)2由层状结构的-αNi(OH)2构成.电化学性能测试表明,Ni(OH)2/SBA-15复合材料的比容量随着放电电流密度的增大而降低,随着SBA-15分子筛在复合材料中所占质量分数的增大而降低.采用硫酸改性SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料比采用纯SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料具有良好的超级电容性能和动力学性能,材料最高比容量为1 069 F/g.

电极材料非晶态氢氧化镍的电化学活性

通过快速冷冻沉淀法制备非晶态氢氧化镍粉体,微粒形状不规则,具有较小粒度分布和较大比表面积。经测量,发现其样品粉体拉曼光谱(Raman)峰较多,差热分析(DSC)发现其分解温度较低,为295.18℃,结果分析表明活性较高。将所制备的非晶态Ni(OH)2粉体作为活性物质合成正极材料,并组装成MH-Ni碱性模拟电池,在恒流50mA/g下充电8h,25mA/g下放电,终止电压为1.0V时,其放电工作电压平稳且时间长,放电平台为1.26V。放电比容量可达333.22mAh/g,高于β-Ni(OH)2的理论比容量289mAh/g,循环伏安曲线的测试结果表明,可逆性能较好,在碱性电解液中结构稳定。