负载高性能MnO2@Ni（OH）2核/壳纳米线阵列碳布电极的非对称超级电容器性能研究

通过两步法在碳布(CC)上成功制备MnO2@Ni(OH)2核/壳纳米线阵列(NWAs),并应用于柔性全固态非对称超级电容器(ASCs)中。Ni(OH)2纳米片整齐地包覆在每个MnO2纳米线上,与纯MnO2纳米线相比获得了更高的比电容值(在扫描速率为5mV/s时,比电容值为432.8F/g)。该电极材料同时具有良好的循环稳定性,在5A/g下充放电2000圈后,仍保持初始比电容的92.3%。自组装的MnO2@Ni(OH)2//MnO2 ASC具有1.8V的宽电势窗口,输出了高能量密度(69.2Wh/kg)和高功率密度(当54.6Wh/kg时4.5kW/kg)。结果表明,MnO2@Ni(OH)2 NWAs以碳布作为柔性基底,拥有高比表面积可以被大规模地应用在超级电容器领域中。

铁镍电池Ni（OH）2正极材料的掺杂及电化学性能研究

以Ni(OH)2为正极材料掺杂Co^2+、Zn^2+、Al^3+离子,制备铁镍电池。利用X射线衍射(XRD)对制备的Ni(OH)2进行表征,利用电化学仪器对制备的正极材料性能进行分析。结果表明,纯Ni(OH)2正极电化学性能差,放电比容量只有223.9 mAh/g;单一掺杂Co^2+、Zn^2+、Al^3+到镍电极后,电池的放电比容量明显升高;将Co^2+、Zn^2+、Al^3+混合掺杂到镍电极后,电池的放电比容量好于单一掺杂,可达到324.5 mAh/g左右。

α-Ni（OH）2三维花状纳米结构构建及其电化学性能研究

通过水热合成实现三维花状纳米结构α-Ni(OH)2和正多面体结构Ni(HCO3)2的制备,研究其特殊形貌对电极材料充放电性能的影响。结果表明:三维花状纳米结构的电极材料比电容较高,电流密度为2.0A·g^-1时,比电容最高为1212.12F·g^-1,电流密度为1.0A·g^-1时循环10000次后的容量保持率为76%。由于α-Ni(OH)2三维花状结构中较薄的纳米片厚度,极大的增加了活性物质与电解液的接触面积,为电解液中离子顺畅进出材料内部提供了便利,使得赝电容反应更加充分,有利于电化学性能的迅速提升。

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。

Mn掺杂Ni（OH）2的合成及电化学性能研究

本工作采用缓冲溶液法制备Mn掺杂Ni(OH)2(Ni1-xMnx(OH)2,x=0.1,0.2,0.3,0.4),X射线衍射测试表明样品主要是β相,有少量Mn3O4杂相;循环伏安测试表明,x=0.2的材料还原峰积分面积最大、还原分支的峰电流最高;恒流充放电测试表明,在100 mA/g电流密度下,Ni0.8Mn0.2(OH)2放电比容量最高,其第20次循环放电比容量为271.8 mAh/g,同等条件测试的商用β-Ni(OH)2放电比容量为253.6 mAh/g;在300、500 mA/g电流密度下,Ni0.8Mn0.2(OH)2放电比容量仍保持最高,分别为294.7、291.5 mAh/g,而且Mn掺杂Ni(OH)2的循环稳定性也优于商用β-Ni(OH)2。Mn掺杂可改善镍电极的循环稳定性、降低镍电极成本,具有广阔的应用前景。

电沉积法制备Cu(OH)_(2)/Ni-Co-S复合电极及储能特性研究

本文采用两步电沉积技术,以泡沫铜为基底,原位制备了Cu(OH)_(2)/镍钴双金属硫化物(Ni-Co-S)复合电极材料。先采用恒电流沉积技术将泡沫铜表面氧化,得到Cu(OH)_(2),泡沫铜同时作为电极基底和铜的唯一来源,再通过恒电位沉积,将Ni-Co-S均匀覆盖在Cu(OH)_(2)表面。Cu(OH)_(2)一方面作为活性电极组分参与氧化还原反应,同时作为底层材料,为顶层Ni-Co-S的沉积提供较大的沉积空间,进而形成了更丰富的电化学活性位。基于这种原位电沉积技术以及Cu(OH)_(2)与Ni-Co-S组分的协同作用,Cu(OH)_(2)/Ni-Co-S复合电极表现出增强的赝电容特性,在2mA·cm^(-2)的放电电流密度下,比容量为4.88 F·cm^(-2),库伦效率为88.12%,5000次充放电循环后,比容量保持在初始值的86.38%。

NiSe_(2)/Ni(OH)_(2)/TM异质一体电极促进碱性析氧

低廉、高效稳定的催化电极对碱性电解水意义重大。利用水热法在钛网(TM)上原位构筑前驱体Ni(OH)_(2),通过固相硒化法在350℃对前驱体进行不同时长的硒化反应,制备出NiSe_(2)/Ni(OH)_(2)/TM异质一体电极。利用XRD、XPS对电极的物相和表面元素价态进行分析;通过SEM和TEM对电极的形貌和元素分布进行表征。并在1 mol/L KOH电解液中对电极进行电催化析氧性能测试。XRD和SEM分析证实了电极的物相和形貌依赖于硒化时间。电化学测试结果显示了电极的形貌对催化性能的影响较大。硒化2 h所得到的NiSe_(2)/Ni(OH)_(2)/TM电极具有最佳的异质形貌和最优的碱性析氧性能,驱动10 mA/cm^(2)电流密度仅需285 mV的过电位,Tafel斜率为50 mV/dec,100 h的恒电压测试中电流密度衰减率为16%。粗糙的表面显著地增多了有效活性位点,强化了异质界面上不同物种间的协调作用,中间产物的转换速率和电子的转移速率得以加快;该电极表现出优异的催化活性和耐久性。

Co对Ni（OH）_2电极中质子扩散行为的研究

本文采用恒电位阶跃、循环伏安及恒电流放电法，考察含Ｃｏ量０％～５３％的Ｎｉ（ｏＨ）_２电极充放电过程中质子的扩散系数：充电过程该值为１０－９～１０－１０ｃｍ２／ｓ，放电过程则为１０（－１１）ｃｍ２／ｓ．数据处理时对文献中有关公式进行了修正．

交流电电解制备NiO-Ni(OH)_(2)/石墨片及其电性能研究

分别以镍条和石墨棒为电极、氢氧化钠为电解液,施加交流电进行电解合成NiO-Ni(OH)_(2)/石墨片复合材料.通过XRD、SEM及(HR)TEM等对该材料进行物性表征,并研究其用作超级电容器电极的电化学性能.结果表明,经电解进入溶液中的镍离子以NiO和Ni(OH)_(2)两种晶体形式,颗粒尺寸约为70 nm均匀分散在被剥离成石墨片形成的微米束中.该复合材料做成的电极表现出优异的电化学综合性能,当充放电电流密度为20 A/g时,比容量高达1142 F/g;经2000次充放电循环后,容量保持率接近96%.材料优异的电化学性能归功于活性物质镍氧化合物颗粒纳米化以及石墨片层形成的微米束为离子和电子传输提供快速通道.

钴离子注入对Ni（OH）_2／NiOOH电极行为的影响

用波长扫描现场椭圆偏振光谱方法和电化学实验技术研究Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ电极上的电化学反应。用离子注入技术将钴引入到镍电极表面层中，可提高Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ电极的充电效率。拟合椭圆法实验数据确定了充、放电过程中表面膜的转化模型，所得结果表明：在钴离子注入之后，光学模型保持不变，但Ｎｉ（ＯＨ）２／ＮｉＯＯＨ电极的充电效率可得到提高。

多孔Ni(OH)_(2)的制备及其脱硫性能研究

先以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为造孔剂,采用水热法合成了Ni-MOFs(Ni-BTC),再以其为前驱体,制备了多孔Ni(OH)_(2)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和N2吸附-脱附曲线(BET)等手段,对多孔Ni(OH)_(2)进行了表征,采用静态实验法,研究了其脱除模拟油中的硫化物的性能以及影响因素。结果表明,40℃下,该多孔Ni(OH)_(2)对模拟油的脱硫率为93.50%,较未加造孔剂CTAB所得的Ni(OH)_(2)提高了17%。该多孔Ni(OH)_(2)脱硫剂制备简便,性能良好,为原油的物理法脱硫提供了一种新思路。

珊瑚状Ag/Ni(OH)_(2)纳米复合电极的制备及其葡萄糖无酶传感

本文采用连续离子层吸附法在镍基底上制备珊瑚状Ag/Ni(OH)_(2)纳米复合电极,建立灵敏度优异的无酶葡萄糖传感器,采用循环伏安法(CV)和安培电流法(i~t)对该传感器的电化学特性进行了研究。结果表明,在0.5 V下,该传感器具有较好的电化学传感性能,其灵敏度为1102μA·mmol·L^(-1)·cm^(-2),线性范围为0.002 mmol/L~10.11 mmol/L,检出限为0.29μmol/L(S/N=3),且重复性好,抗干扰性强,重现性和稳定性好,这主要是因为银、镍纳米复合材料间的相互协同效应,比表面积增大,使其具有更多的活性位点,提高了电极的电化学性能。该传感器可用于检测葡萄糖注射液中葡萄糖的浓度,表明制备的Ag/Ni(OH)_(2)纳米复合电极具有检测葡萄糖的应用潜力。

B掺杂量对NiO/Ni(OH)2电极材料赝电容性能的影响

超级电容器在储能装置中占有重要的地位,近年来得到了广泛应用。影响超级电容器性能最重要因素是电极材料,而掺杂硼的镍基氧化物/氢氧化物复合电极材料具有优异的电化学性能。在柔性铜片上先化学镀再电化学原位氧化制备出4种不同B掺杂量的NiO/Ni(OH)2电极材料,扫描电镜(SEM/EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)测试结果揭示电极材料表面呈微米微球结构,主要由NiO和Ni(OH)2构成,B以氧化物的形式掺杂,其中化学镀液中硼氢化钠添加质量分数为2%时制备的NiO/Ni(OH)2(2B)电极材料样品实现最高B掺杂量,质量分数可达15.7%;电化学测试结果显示随着电极材料中B掺杂量的提高,其比电容增加,循环性能更优异,原因是电极材料表面含B时能增加其与电解液的接触和润湿作用,降低表面电化学反应的电荷传递电阻,从而加速表面电化学反应,表现出较高的比电容。特别地NiO/Ni(OH)2(2B)在1 A·g^(-1)的充放电电流密度下比电容可达3.6 F·g^(-1),经历10 000次循环充放电后比电容维持率189%,在4种电极材料中具有最好的电化学性能。

分等级β-Ni(OH)_2花状微球的制备及其电化学性能研究

以L-精氨酸(L-Arginine)为结构导向剂,利用水热法合成由纳米片组装成的分等级β-Ni(OH)_2花状微球。采用XRD、SEM、TEM及N_2吸附脱附对样品的微观结构、表面特性及比表面积进行了表征,深入分析其合成机理,并通过循环伏安、充放电、交流阻抗等测试考察了该电极材料的电化学性能。结果表明,分等级β-Ni(OH)_2花状微球具有优异的电化学电容特性,在电流密度为5 m A/cm^2时,β-Ni(OH)_2的比电容值高达1 048.5 F/g,500圈充放电循环后,其比电容仅衰减了9.2%,可见所制得样品是一种理想的超级电容器电极材料。

Al与Zn复合取代α-Ni(OH)_2的结构和电化学性能

采用络合沉淀、并行低速加料法制备了Al取代和Al与Zn复合取代α Ni(OH) 2 样品 ,研究了其结构、表面形貌和电化学性能。结果表明 :用该种方法制备的α Ni(OH) 2 颗粒呈规则的球形且表面粗糙 ;与Al单独取代α Ni(OH) 2 相比 ,Al与Zn复合取代α Ni(OH) 2 颗粒的球形度和活化性能有所降低 ,放电电位和循环稳定性有所提高。α Ni(OH) 2 的红外光谱、X射线衍射及样品电极的电化学阻抗谱测试结果表明 ,复合添加Al和Zn提高了氢氧化镍的结构稳定性 。

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.

掺钇α-Ni(OH)_2的研究

采用均匀络合共沉淀法 ,首次合成出了掺杂钇基 α-Ni(OH) 2 .并采用 XRD,FTIR和 SEM分析技术 ,对其结构及形貌进行了研究 .电化学测试表明 ,所制得的掺杂钇基 α-Ni(OH) 2 与掺铝的 α-Ni(OH) 2 和球形 β-Ni(OH) 2 相比 ,敲实密度 1 .6g/cm2 ,电化学比容量 3 3 0 m A·h/g以上 ,活性物质利用率大于 95 % ,循环可逆性好等优点 .

均相沉淀法制备α-Ni(OH)_2及其电化学性能研究

采用均相沉淀法制备了可以在强碱性溶液中稳定存在的 Al 代 α-Ni(OH)2。X 射线衍射和扫描电子显微镜测试表明,试样结晶度很高,形貌为细小颗粒的团聚。采用恒流充放电测试方法研究了所制备的 α-Ni(OH)2的放电比容量。结果表明,试样的放电比容量较高,可以达到 290 mAh/g,而且充放电的极化程度小。

高密度非球形β-Ni(OH)_2的制备研究

采用化学沉淀法在制得的Ni(OH)2胶体中加入聚沉剂聚丙烯酰胺使胶体快速沉降,所得非球形Ni(OH)2粉末振实密度达2.3 g.ml-1。XRD分析表明所得材料为β-Ni(OH)2,其结构整体较为完整,局部晶格有缺陷。扫描电镜显示其颗粒为较规则的长方形。在无任何添加剂的情况下,电性能测试表明,β-Ni(OH)2样品的第一和第十次放电比容量分别达218.1和211.5 mAh.g-1。通过比较,表明采用此改进的工艺制备的非球形Ni(OH)2,其振实密度、形貌、电性能等明显优于传统的制备方法。

制备条件对正极材料Ni(OH)_2活性和堆积密度的影响

发现了正极材料Ni(OH)_2的活性和堆积密度对某些制备条件而言是一对矛盾.确定了最大限度地协调二者的pH值等制备条件.制得了具有较高活性(放电比容量200～240mAh/g)和较高堆积密度[(1.6～1.8)×10~3kg/m^3]的Ni(OH)_2.