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。

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.

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的高温稳定性

通过对Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料在1000℃进行长期时效和氧化实验,分别考察了该材料的高温相稳定性和化学稳定性．结果表明,经1000℃长期时效后,Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料中的Cr_3C_2强化相保持稳定,而基体中则析出一定量的γ相,该相的析出强化了Ni_3Al基体,从而使得复合材料的硬度得到进一步提高．Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料具有优良的高温抗氧化性能,其表面形成以α-Al_2O_3为主的致密氧化膜,在空气中的氧化速率仅为Ni_3Al合金的1/2．分析队为,Cr_3C_2在堆焊过程中发生溶解,导致部分Cr固溶于Ni_3Al合金基体中,促进了α-Al_2O_3的形成,从而改善了复合材料的抗氧化性．Cr_3C_2具有良好的高温化学稳定性并与Ni_3Al基体有较好的氧化协同性,从而可得到基体有力支撑以发挥抵抗磨损的作用．优良的高温稳定性使得Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料适于在1000℃的高温环境下长期服役．

基于有机磷酸类MOFs前驱体制备Ni2P/C复合材料

以镍为金属中心、对二甲苯二磷酸为有机配体,构筑了一种有机磷酸类Ni-MOF前驱体,再经过一步碳化,原位制备出多孔碳包覆Ni_2P纳米颗粒的复合材料.该复合材料保留了前驱体的片状形貌,比表面积可达202 m2/g,复合材料中的Ni_2P纳米颗粒具有良好的结晶度,颗粒均匀且无团聚现象.在锂离子电池性能测试中,该Ni_2P/C复合结构在缓解材料体积膨胀的同时提高了材料的电子和离子电导率,进而提高了材料的电化学性能.在0.2 C的电流密度下,材料首次充、放电比容量分别为247和226 m A·h·g-1,库仑效率可达91.7%,循环200圈后,库仑效率接近100%.

Ni和Ti的添加对Al_2O_3-Ti(C,N)复合材料性能的影响

研究了Ni和Ti的添加对真空热压烧结方法制备的Al2O3-Ti(C,N)陶瓷基复合材料的显微组织和力学性能的影响.发现添加Ni和Ti的复合材料主要由Al2O3、Ti(C,N)和Ni组成,没有发现存在金属Ti.Ti由于非常活泼,在热压烧结过程中可能与石墨模具产生的含C气氛反应生成TiC,或与高温下Ti(C,N)的少量分解产生的N2气氛反应生成TiN,这有利于减少复合材料中的气孔.适量添加Ni可通过液相烧结促进复合材料的致密化,提高复合材料的相对密度,并能通过产生裂纹偏转和裂纹桥联提高复合材料的断裂韧性.热压温度为1550℃、等摩尔比的Ni和Ti混合粉末添加量为5vol%时,Al2O3-Ti(C,N)-Ni-Ti复合材料的相对密度为99.6%,硬度为21GPa,抗弯强度为818MPa,断裂韧性为8.1 MPa.m1/2.

Ni(OH)_2/C复合电极材料的合成及超电容性能研究

采用溶剂热法合成Ni(OH)_2/C复合电极材料,研究C对复合电极材料电化学性能的影响。测试结果表明,产物为片状不规则外观,且Ni(OH)_2未发生晶型结构改变,Ni(OH)_2/C复合电极材料表现出较好的电化学性能,首次放电比容量达到185.0 F·g^(-1)。当测试电流密度为0.5A·g^(-1)时,充放电循环200次后的比容量保持率为92.5%,说明复合材料具有较好的循环稳定性。

Cr_3C_2/Ni_3Al复合材料的组织与耐磨性能

采用氩弧焊将Cr3C2-Al-Ni焊丝堆焊于碳钢表面制成Cr3C2/Ni3Al高温耐磨复合材料。利用电弧物理热与Ni,Al反应热在线生成复合材料,增强相尺寸由原料中150μm经溶解析出减小到平均10μm以下,组织均匀稳定。复合材料常温下耐磨粒磨损性能是传统高温耐磨合金Stellite12的2倍。分析认为,在硬度几乎相同情况下,增强相体积分数、增强相尺寸、Ni3Al形变硬化能力是决定复合材料在常温下耐磨粒磨损性能的主要因素。

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。

Ni(OH)_2/C作为锂离子电池负极材料的研究

采用控制沉淀法制备Ni(OH)2/C复合材料,用XRD和SEM表征材料的结构和形貌。首次将材料用于锂离子电池,通过充放电测试、循环伏安法和交流阻抗实验研究其嵌/脱锂行为和电化学性能。结果表明,Ni(OH)2/C复合材料具有嵌/脱锂性能,首次可逆比容量达到992mAh/g,20次循环后的可逆比容量为211mAh/g,循环效率为95.6%,高于Ni(OH)2材料(128mAh/g和94.4%),循环性能的改善可归因于掺杂石墨后,使电极电导率明显提高,同时减缓体积效应。

α-Fe_(2)O_(3)/Ni_(3)[Ge_(2)O_(5)]·(OH)_(4)复合材料的制备及光催化性能

以FeCl_(3)·6H_(2)O和Ni_(3)[Ge_(2)O_(5)]·(OH)_(4)为原料,通过水浴辅助液相沉积法一步制备了α-Fe_(2)O_(3)/Ni_(3)[Ge_(2)O_(5)]·(OH)_(4)纳米复合材料,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、高分辨透射电镜(HTEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等表征手段对样品的物相组成、形貌、尺寸及光吸收特性等进行了分析表征。在自然光、室温条件下,以罗丹明B溶液的催化脱色降解为模型反应,探究了不同α-Fe_(2)O_(3)负载量对纳米α-Fe_(2)O_(3)/Ni_(3)[Ge_(2)O_(5)]·(OH)_(4)复合材料降解罗丹明B性能的影响规律。结果表明,利用该法可以得到纳米级的、相互之间紧密复合的α-Fe 2O 3/Ni 3[Ge 2O 5](OH)4复合材料;当复合材料中α-Fe_(2)O_(3)与Ni_(3)[Ge_(2)O_(5)]·(OH)_(4)的质量比为1:10时得到的纳米复合材料在氙灯光照条件下具有最佳的催化性能,180 min脱色率可达89.35%。是相同条件下α-Fe_(2)O_(3)脱色率的11.6倍。

锂离子电池Co(OH)_2/C复合负极材料的研究

采用沉淀-水热法制备Co(OH)_2/C复合材料.通过TG-DSC、XRD和显微镜照片分析材料的组成、结构和形貌,通过循环充放电研究材料的循环性能,分析充放电曲线、微分容量曲线和交流阻抗探讨材料的嵌/脱锂机理.结果表明:Co(OH)_2/C复合材料首次可逆比容量达617m Ah/g,循环效率为84.4%;20次循环后,Co(OH)_2/C复合材料可逆比容量仍有298m Ah/g,循环效率为96.4%,容量保持率为48.3%,而Co(OH)_2材料分别只有244m Ah/g、94.0%和38.0%,石墨可有效改善材料的循环性能.

碳化物特性对Ni_3Al基表面强化复合材料组织与性能的影响

将真空常压烧结的方法制得的Cr3 C2-Ni-Al和WC-Ni-A1复合焊丝氩弧堆焊于碳钢表面时,利用氩弧物理热和Ni-Al反应热,促使碳化物硬质颗粒与自生成的Ni3Al金属间化合物基体复合。XRD分析表明,在堆焊过程中两种焊丝中的Ni,Al均化合反应生成Ni3Al金属间化合物。微观组织与硬度试验表明,受各自物理特性(密度、熔点)的影响,两种碳化物硬质相在Ni3Al基体中分布均匀程度不同,其强化效果也迥异:WC仍以原始的大颗粒形态偏聚于焊层层间界面处,而起不到弥散强化作用;Cr3C2则发生分解,并反应析出条块状的Cr7C3相,均匀分布于Ni3Al基体中,很好地强化了基体材料。Cr7C3/Ni3Al复合材料的室、高温硬度远高于传统高温耐磨材料Stellite合金。该合金有望成为一种新型的高温耐磨表面强化材料。

C/纳米[Ni_(0.96)Co_(0.04)(OH)_2-C]混合超级电容器

以纳米Ni0 96Co0 04(OH)2 C复合材料[Ni0 96Co0 04(OH)2(90%)+FJC(10%)]为正极,活性炭为负极,KOH水溶液为电解液组成混合超级电容器。其工作电压为0 75～1 5V;适合的充电方法是恒流恒压充电;具有快速充电、高倍率放电和循环性良好的特点。8min可充满80%容量,2200W/kg(以正、负极活性物总质量计算)放电时,比能量达23 2Wh/kg。

[Ni（PMBPTSC）（H2PMBPTSC）]·C2H5OH·2H2O的合成、结构和非等温热分解动力学

报道了标题配合物[Ni(PMBPTSC)(H2PMBPTSC)]@C2H5OH@2H2O的制备,晶体结构及非等温热分解动力学,该晶体属单斜晶系,空间群Pn,a＝1.0376(3)nm,b＝1.1522(3)nm,c＝1.7591(3)nm;β＝90.75(2)°;V＝2.1028(8)nm3;Z＝2,Dc＝1.3g/cm3;μ＝0.614 mm-1;F(000)＝880.根据TG-DTG曲线,运用Achar法与Coats-Redfer法对配合物第一步热分解反应进行了非等温热分解动力学研究,其机理为三维扩散机理,动力学方程为da/dt=Ae-E/RT3/2(1-α)2/3[1-(1-α)1/3]-1,动力学补偿效应表达式为InA＝0.307915 E-1.20469.

配合物[Ni(EDTB)](NO_3)_2·2C_2H_5OH·H_2O的合成表征及对尿素水解的影响

报道了对称六齿配体N ,N ,N’ ,N’ ,-四 (2’ -苯并咪唑甲基 )乙二胺 (EDTB)的含镍(II)配合物 [Ni(EDTB) ](NO3 ) 2 ·2C2 H5OH·H2 O的合成、表征及其对尿素水解的影响。根据配合物元素分析、摩尔电导、紫外—可见红外、ESR谱和循环伏安等性质与已测X—射线单晶结构的同种配体含铜 (Ⅱ )单核配合物比较 ,推测此配合物中的Ni(II)离子被配体EDTB的 4个苯并咪唑 (Bzim)氮和 2个烷胺氮配位 ,形成一种畸变八面体几何构型。并用气相色谱法观测了此配合物对尿素水解反应的影响 ,结果表明它几乎无催化尿素水解的活性 。

单核镍(Ⅱ)配合物[Ni(IDB)_2][C_6H_4(OH)COO].ClO_4.CH_3CH_2OH.H_2O的合成和晶体结构

标题配合物是由三齿配体N, N-二(2-苯并咪唑亚甲基)胺(IDB)、Ni(ClO4)2·6H2O与水杨酸钠在乙醇溶液中反应得到的紫色晶体。用X-射线衍射测定了其单晶结构。结果表明,该晶体属三斜晶系,P 空间群,化学式:C41H43ClN10NiO9,Mr = 914.01,a = 11.010(2),b = 13.800(3),c = 15.550(3) 牛 = 100.75(3),?= 102.97(3), = 107.56(3)? V = 2111.3(7) ?,Z = 2,F(000) = 952,Dc = 1.438 g/cm3,(MoK) = 0.591 mm-1,8215个独立可观测点(I>2(I))。最终偏离因子R(I>2(I)):R = 0.0591, wR = 0.1325;R(全部数据): R = 0.1302,wR = 0.1572。结构分析表明,镍(Ⅱ)分别与2个IDB配体中的苯并咪唑的4个氮和胺基的2个氮配位形成畸变的八面体构型。

C_3N_4-CaTi_2O_4(OH)_2复合粉体的溶剂热制备及光催化性能

利用无水氯化钙-钛酸四正丁酯-无水乙醇体系,通过加入一定摩尔配比的C_3N_4粉体用溶剂热法制备了C_3N_4-CaTi_2O_4(OH)_2复合材料粉体。利用X射线衍射(XRD),比表面积(BET)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的显微结构进行检测分析,并利用紫外-可见吸收光度计分析了样品对光的吸收特性,研究不同摩尔配比的C_3N_4粉体复合量对CaTi_2O_4(OH)_2样品的物相结构、微观形貌以及其光催化性能的影响,并考察了不同光源对所制备样品性能的影响。实验结果表明:C_3N_4粉体的引入显著提高了CaTi_2O_4(OH)_2样品的光催化活性,且当CaTi_2O_4(OH)_2:C_3N_4物质的量之比为1:0.75时,复合样品的光催化降解率在250 nm光源照射下K可达到最大值0.02338 min-1。

Al_2O_3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的切削性能

研究了Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷复合刀具对淬硬35CrMo合金钢进行连续干切削时各切削参数对切削力的影响.结果表明:切削深度对切削力的影响最显著,切削速度的影响最小.对比研究了Al2O3/Ti(C,N)和Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti陶瓷刀具的耐磨性能和磨损形态:后者的耐磨性能明显优于前者,其中Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)的耐磨性能最高.Al2O3/Ti(C,N)-Ni-Ti刀具的磨损形态主要表现为后刀面的磨粒磨损和疲劳磨损,由于这种材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,能有效防止前刀面出现崩刃破损现象,因此具有较高的可靠性,适用于高速切削.在高速切削条件(ap=0.06 mm,vc=254.9 m/min,vf=0.09 mm/r)下,Al2O3/Ti(C,N)-5%(Ni,Ti)刀具的切削耐用度为150 min.

反胶束模板制备聚甲基丙烯酸甲酯/无机纳米粒子/石墨纳米复合材料及其表征

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和三氯甲烷(CHCl3)为油相制备反胶束微乳液,依靠表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)自组装形成的“微反应器”作为模板成功地制备了PMMA/Eu(OH)3/EG和PMMA/Ni(OH)2/EG纳米复合材料.并用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和差热-热重(TG-DTA)对该复合材料进行了表征和分析.研究结果表明,反胶束法可以有效地应用于有机-无机纳米复合材料的制备.

氢氧化镍/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

以石墨粉为原料,硝酸镍为镍源,用化学沉淀-水热法制备Ni(OH)_2/石墨烯复合材料,研究不同氧化石墨(GO)与硝酸镍质量比对复合材料性能的影响,利用XRD、SEM、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)和恒电流充放电技术测试其结构、表面微观形貌和电化学性质。研究结果表明:当GO∶Ni(NO_3)_2=1∶8(wt.)时,在5 m V/s扫描速度下具有高的活性物质利用率和电化学活性,0.2 C放电比容量可以达到348.5 m Ah/g,显示了优异的大电流充放电性能和循环稳定性。