NiCo2S4&KB复合材料的制备及其电化学性能

针对锂-硫电池中活性物质硫和Li2S/Li2S2导电性差,充放电过程中硫的体积膨胀、中间产物多硫化物离子易溶于电解液等问题,以科琴黑(KB)、六水合硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、六水合硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)和尿素为原料,经水热和热熔过程制备出均匀分散的NiCo2S4&KB/S正极材料,并将该正极材料应用于锂-硫电池电化学性能研究。结果表明:经过0.5 M硫化钠处理的NiCo2S4&KB/S电极表现出优异的电化学性能;在低电流密度下(0.2 C),初始放电比容量为1278 mAh/g,循环100圈后其比容量仍保持在984 mAh/g,库伦效率达到94.20%;在5.0 C的高电流密度下,首圈放电比容量为437 mAh/g,200圈后容量仍能达到331 mAh/g,平均每圈衰减率为0.12%。该复合材料为锂-硫电池的正极材料的设计与制备提供一种新的思路和方法。

NiCo2S4/木材液化物碳气凝胶复合材料的制备及电化学性能

以木材液化物为前驱体原料,经凝胶、碳化、活化法制备的碳气凝胶(CA)为基材,通过两步水热法在其骨架表面原位负载NiCo2S4得到NiCo2S4/木材液化物碳气凝胶(NiCo2S4-CA)复合电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附实验、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段来表征NiCo2S4-CA材料的物相结构和表面形貌,通过循环伏安法、恒电流充放电及电化学交流阻抗等测试方法研究其电化学性能,探究其电荷储存机理。结果表明:NiCo2S4纳米颗粒锚定在具有珊瑚网络结构的CA骨架表面,形成丰富的多级孔隙结构。CA的引入有利于NiCo2S4的良好分散,缓解其团聚问题,且不会改变NiCo2S4的晶体结构。NiCo2S4-CA3作为超级电容器电极材料表现出极好的电化学性能,其比容量最大值为1 040.2 F/g(1 A/g),较小的等效电阻为1.01Ω和良好的循环稳定性,经2 000次恒流充放电(10 A/g)循环后,保持着初始比电容的56.61%,优于纯NiCo2S4的47.33%。NiCo2S4-CA3复合材料在20 A/g超大电流密度的电容保持率高达74.34%,远高于纯NiCo2S4的57.65%,电荷储存动力学显示其电化学过程由表面电容控制和扩散控制过程共同作用。该合成工艺简单且成本较低,NiCo2S4-CA3作为超级电容器电极材料在要求高容量、大电流密度领域具有极其广阔的应用前景。

基于分等级中空微球结构Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料的制备及对H_(2)S的气敏性能

通过简单的水热法合成了由纳米颗粒自组装而成的分等级中空微球结构WO_(3)和Co_(3)O_(4)/WO_(3)材料,整个实验过程中不添加任何的表面活性剂和模板剂,符合绿色化学发展理念。对样品的形貌、结构、化学成分和气敏性能进行了表征。结果表明,Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料成功构筑p-n异质结并呈中空微球结构。在气敏性能测试中,Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料传感器在最佳工作温度50℃下对体积分数为1×10^(-5)的H_(2)S气体的响应值为42.1,约为WO_(3)传感器的3.37倍,响应时间仅为8 s。本实验还进行了1×10^(-8)~5×10^(-5)不同体积分数的H_(2)S气体连续循环检测,检测下限低至1×10^(-8)。同时,所制备的传感器具有良好的稳定性、选择性和重现性。此外,还详细分析了Co_(3)O_(4)/WO_(3)复合材料用于H_(2)S气体检测的传感机理。

NiCo_2S_4/RGO复合材料的制备及电化学性能研究

以改进的hummers法制备氧化石墨,以硝酸钴、硝酸镍、硫代乙酰胺分别为钴源、镍源和硫源,以乙二胺为氧化石墨烯的还原剂及Ni Co_2S_4的形貌控制剂,通过水热法合成Ni Co_2S_4/RGO复合材料,用作锂离子电池负极材料,在电流密度100 m A/g下,50次循环后容量为920 m Ah/g,库伦效率高达98.5%表现了出色的循环性能。

NiCo2S4/N,S-rGO纳米复合材料的制备和电化学储钠性能

NiCo2S4是一种极具发展前景的钠离子电池(SIBs)负极材料。采用简单的一步法(混合和热处理)原位合成了锚定在N、S共掺杂还原氧化石墨烯上的纳米颗粒自组装的NiCo2S4亚微米球(NiCo2S4/N,S-rGO)。XPS表明了NiCo2S4与N,S-rGO之间存在电子转移,证实了NiCo2S4与N,S-rGO之间强的协同作用。纳米粒子自组装的NiCo2S4亚微米球有效地促进了离子的扩散,N,S-rGO优异的电学和力学性能不仅提高了电极的导电性,而且有效地缓冲了充/放电过程中NiCo2S4/N,S-rGO的体积变化。NiCo2S4/N,S-rGO作为SIBs的负极材料呈现出高可逆容量,优越的倍率性能和长期稳定性(在电流密度为0.5 A/g时循环130次后仍保持了396.7 mA·h/g的高比容量。即使在电流密度为2 A/g时,经过1000次循环后比容量仍保持在283.3 mA·h/g)。研究结果为高效负极材料的设计和合成提供了新的思路。

多孔生物质碳/NiCo_2S_4复合材料的制备及电化学性能研究

以萝藦(Metaplexis japonica,一种草本缠绕植物)种子顶端的白色长绢毛为生物质碳的前驱体,氢氧化钾为活化剂,制备了管状的多孔生物质碳材料(AMJ).再通过水热法和硫化过程在多孔生物质碳材料上原位生长Ni Co2S4纳米颗粒.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附分析表征了其微观形貌和结构.呈管状结构的多孔生物质碳材料的比表面积为2 831 m2/g,这有利于电解液/电极界面电荷的积累,同时促进电解液离子的扩散和传输.将AMJ/Ni Co2S4复合材料用作超级电容器电极材料,在三电极体系中进行电化学性能测试.在扫描速度为5 m V/s时,AMJ/Ni Co2S4电极材料的最高比电容可达1 041.6 F/g.同时,与纯Ni Co2S4电极材料相比具有良好的倍率性能和循环稳定性.

柔性钛箔上生长的自支撑TiO2@NiCo2S4阵列复合材料用作高性能非对称超级电容器电极（英文）

近年来,随着可穿戴电子技术的出现,制作出质量轻、灵活性强的电子设备也越来越受到人们的重视,相应具有可穿戴功能的高电化学性能的储能设备也备受关注。其中,超级电容器具有循环寿命长、充放电速度快、功率密度高等优点,是一种很有前途的储能设备。因此,柔性超级电容器的设计和生产被认为是满足先进柔性电子设备需求的最有前途的策略之一。鉴于电极材料是影响超级电容器的性能和生产成本的关键因素,因此开发高性能和低成本的电极材料是超级电容器研究的重要内容。在众多研究的电极材料中,双金属化合物因具有较高的理论比电容、较低的成本,对环境相对友好,耐碱腐蚀等优势而引起研究人员的广泛关注。其中,金属硫化物中硫钴镍是一种典型的双金属硫化物。硫钴镍具有理论容量高、电负性较低、电化学活性高、资源丰富易得、无毒、易制备等特点,因此被广泛用于超级电容器的电极材料。硫钴镍虽然具有较高的理论容量,但目前仍面临以下几个严重问题:(1)硫钴镍导电性差,实际电化学比容量低于理论容量;(2)硫钴镍在充放电过程中存在严重的体积膨胀,使得电容器结构被破坏进而造成电容器循环性能的快速衰减。目前的解决办法一般是通过将硫钴镍与各种碳材料、金属氧化物及导电聚合物复合,改善材料的结构、形貌和导电性,以此提高材料的电化学性能。硫钴镍与金属氧化物、硫钴镍与碳材料复合的电极材料在制成超级电容器的电极极片时需要添加导电剂和粘结剂,这不仅增加了电极的成本,而且也使制作环节变得复杂,更重要的是活性物质的外露面积也会因为粘结剂的使用而减小。现在许多研究将导电活性物质直接生长在集流体上形成自支撑结构,这种结构形式既简化了超级电容器电极的制作流程,又提高了电容器的电化学性能。本研究以Ti片为基底,采用分步水热法先在Ti片表面生长TiO2纳米带阵列,然后在其上包覆生长NiCo2S4纳米片,得到NiCo2S4纳米片包覆TiO2纳米带的核/壳阵列结构。将TiO2@NiCo2S4作为超级电容器无粘结剂和导电剂的电极。三电极测试结果表明:1 A·g-1时TiO2@NiCo2S4电极的比电容达到1 300 F·g-1。此外,将煤基多孔碳(CPC)作为负极,TiO2@NiCo2S4作为正极,组装成了TiO2@NiCo2S4//煤基多孔碳(CPC)不对称超级电容器(ASC)。电化学测试结果表明:TiO2@NiCo2S4//CPC不仅具有较高的能量密度和功率密度(在400 W·kg-1时为41.6 Wh·kg-1),而且具有良好的循环稳定性(在4 A·g-1下循环5 000次后,电容保持率大于80%)。这是由于采用多级阵列式结构的复合电极具有以下优势:(1)比表面积大,增大了活性物质和电解液的接触面积;(2)孔道丰富,减少了电解液离子迁移的距离;(3)避免了使用传统电极制作过程中导电剂和粘结剂,减少了生产成本、缩短了加工时间。这种交织的三维(3D)网络结构和柔性衬底的设计为获得高性能柔性衬底电极材料提供了新方法。

超级电容器用NiCo_2O_4及其复合材料

综述了NiCo_2O_4及其复合材料常用的制备方法、NiCo_2O_4及其复合材料在超级电容器中的应用。指出直接生长在导电基体上的NiCo_2O_4电极材料相比其他通过与粘接剂和导电剂混合制成的电极材料具有更好的电化学性能;三维立体结构和多孔结构的电极材料也拥有较高的电容性能,其原因可能是由于多孔结构和三维结构为氧化还原反应提供了连续的网络和更多的活性位点。并对NiCo_2O_4及其复合材料存在的问题进行了分析并对发展趋势进行了展望。

硝酸热处理对NiCo2S4/炭布复合电极材料电化学性能的影响

先对炭纤维布(CC)进行不同时间的硝酸热处理,随后采用一步溶剂热方法在炭纤维布上沉积NiCo2S4纳米颗粒。结果表明,随着酸处理时间的延长,炭纤维表面粗糙度增加,含氧量增加。当酸处理时间为12 h时,NiCo2S4在其表面负载最均匀,复合材料的电化学性能最优,在电流密度为1 A g-1时,比容量可达1 298 F g-1,当增大到20 A g-1时,容量仍可保持为原来的89.7%。在5 A g-1电流密度下,循环次数达到3 000次时,容量保持率为95.3%。将所得复合材料作为正极,纳米炭纤维布(CNF)为负极,组装成具有自支撑结构的非对称超级电容器,在功率密度754 W kg-1时,其能量密度可达37.5 Wh kg-1。

NiCo_2O_4/氧化石墨烯复合材料制备与电化学性能研究

为了研究NiCo_2O_4/氧化石墨烯(NiCo_2O_4/GO)复合材料的电化学性能,本文通过先水热合成前驱体再煅烧的方法制备了一系列NiCo_2O_4/GO复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学方法对其进行物理表征,其中以GO质量浓度为1 mg/mL悬浊液制备出的NiCo_2O_4/GO-3复合材料呈类海胆状结构.在1 M KOH水溶液中使用循环伏安法、恒电流充/放电法和交流阻抗法研究了NiCo_2O_4/GO复合材料电化学性能.研究表明,与纯NiCo_2O_4相比,制备的NiCo_2O_4/GO复合材料的比容量和赝电容性能均有明显提高,这主要是由于NiCo_2O_4/GO复合材料中NiCo_2O_4与GO纳米片的相互作用形成的高孔隙率复合结构; NiCo_2O_4/GO-3复合材料在电流密度为0. 5～3. 0 A/g时,比电容超过650 F/g,具有良好的倍率性能和高比容量.采用本文方法合成的NiCo_2O_4/GO复合材料,既提高了其倍率性能又保证了高比容量,是一种良好的超级电容器电极材料.

g-C_3N_4/Bi_2S_3复合材料的离子热法制备与表征

以离子液体为反应介质,Bi(NO3)3为铋源,硫脲为硫源,g-C3N4为载体,采用离子热法在不同反应温度下合成了gC3N4/Bi_2S_3复合材料。采用XRD、SEM、紫外-可见光光谱和荧光光谱对所制备的g-C3N4/Bi_2S_3复合材料进行了表征。XRD结果显示,所制备的样品只有Bi_2S_3和g-C3N4物相;SEM结果表明,g-C3N4/Bi_2S_3复合材料中的Bi_2S_3呈纳米棒状;紫外-可见光谱结果表明,所制备的g-C3N4/Bi_2S_3复合材料在整个可见光范围有较强的吸收,尤其是当反应温度超过160℃所制备的样品在整个可见光范围光吸收值超过0.5;荧光光谱结果表明,随着反应温度的升高,所制备的复合材料荧光强度出现明显的衰减现象;同时对所制备的样品进行了热导率测试,结果显示,反应温度越高复合材料的热导率越大。

超级电容器用花状NiCo2S4纳米材料制备及其电化学性能研究

利用微波辅助法快速制备了三维花状NiCo2S4纳米材料,纳米花由小纺锤状纳米粒子相互交错组成。通过电化学法测试了该纳米材料在6 mol/L KOH溶液中的电容行为。结果表明,作为电极材料该纳米材料具备良好的电容性能;在电流密度为2 A/g时比电容量最高达到了975 F/g;在功率密度为400 W/kg时,NiCo2S4电极的能量密度为21.7 Wh/kg;当1000圈恒电流充放电循环后,比电容仍可保持其初始电容的93.1%。

CdS/CdIn2S4:对希夫碱光合成具有优异光催化性能的一种新型异质结复合材料（英文）

通过简单的溶剂热法制备一种新型CdS/CdIn2S4异质结光催化剂.结果表明CdS/CdIn2S4是一种具有大量纳米片组成的异质结构,在可见光照射下制备的CdS/CdIn2S4异质结构在苯甲醇和硝基苯耦合体系中合成希夫碱化合物具有优异的光催化性能,希夫碱产率分别是纯CdS和CdIn2S4样品的19.1和1.54倍.光催化活性提高的原因可归因于CdS和CdIn2S4异质结构的构建,从而导致光生载流子在空间上的有效分离.

超级电容器用NiCo2O4复合材料的研究进展

过渡族金属氧化物因具有高理论容量而在赝电容器用电极材料中受到广泛关注,其中纳米结构的三元钴酸镍(NiCo2O4)具有比单一镍和钴的氧化物更多的活性位点,在电极表面或近表面发生快速氧化还原反应可储存更多电荷,但NiCo2O4自身导电性较差的缺点限制了其实际应用,引入不同维度(一维材料、二维材料、三维材料)的导电增强体与NiCo2O4进行复合改性可有效提高其导电能力。对不同材料与NiCo2O4复合以提高其电化学性能的研究进行了综述,并对NiCo2O4未来的发展进行了展望。

NiCo_2S_4六角片作为钠离子电池负极材料的电化学性能及储钠动力学

通过共沉淀以及后续的气相硫化成功制备了横向边长约为2μm,纵向厚度约为30 nm的NiCo_2S_4六角片,并研究了其作为钠离子电池负极材料的电化学性能。电化学性能测试结果显示在1000 mA·g^(-1)的电流密度下,NiCo_2S_4电极循环60次后仍然可保持约387mAh·g^(-1)的可逆比容量。此外,NiCo_2S_4电极还具有良好的倍率性能,在200、400、800、1000和2000mA·g^(-1)的电流密度下,容量分别为542、398、347、300和217mAh·g^(-1)。通过进一步动力学机制分析发现,NiCo_2S_4电极的良好的倍率性能得益于其二维片层状结构诱导产生的赝电容。上述结果表明,NiCo_2S_4纳米六角片是一种极具潜力的钠离子电池负极材料。

NiCo_2S_4@ACF异质电极材料的绿色制备及其超级电容性能研究

传统的NiCo_2S_4硫化过程需要高温加热,耗能较大,并且单纯的硫化物导电性差。本工作通过绿色环保的室温硫化法成功制备出以活性炭纤维(ACF)为核, NiCo_2S_4为壳的复合异质结电极材料(NiCo_2S_4@ACF)。NiCo_2S_4@ACF复合电极材料的层状结构,有效增大了与电解液的接触面积,改善了电子的传输路径,使其具有更优良的电化学性能。当电流密度为1 A/g时,其比电容值高达1541.6 F/g (678μF/cm2)。另外, NiCo_2S_4@ACF和ACF分别作正负极组装成的非对称超级电容器(Asymmetric Supercapacitors, ASC)展现了良好的电化学性能:能量密度高,当功率密度为800 W/kg时,能量密度高达49.38 Wh/kg;循环性能稳定,循环充放电2000圈后比电容仍能保持90.27%。研究表明, NiCo_2S_4@ACF复合电极材料是一种应用前景广阔的超级电容器电极材料。

超级电容器用NiCo2S4电极材料的研究进展

近年来,由于能量转换和存储设备的迅速发展,超级电容器已经成为具有巨大潜力的储能器件.尖晶石结构的NiCo2S4作为超级电容器电极材料时,由于较高的氧化还原活性位点和高的理论比容量受到广大科学家的广泛关注.本文综述了NiCo2S4及其复合材料的制备方法,展望了NiCo2S4作为超级电容器电极材料的发展前景.

聚吡咯包覆NiCo_2S_4纳米管阵列的制备及其赝电容性能

使用两步水热法在泡沫镍表面生长NiCo_2S_4纳米管阵列,再通过电化学聚合技术将聚吡咯包覆在NiCo_2S_4纳米管表面形成核壳式复合材料。通过多种手段表征复合材料的物相与微结构,表明管外径约130nm,管壁厚约15nm,聚吡咯包覆膜平均厚度约8nm。研究聚吡咯包覆对NiCo_2S_4纳米管赝电容性能的影响,揭示聚吡咯改善了NiCo_2S_4纳米管的比电容、充放电性能、倍率性能和循环性能。放电比容量与未包覆的相比从1123F·g^(-1)增长到1524F·g^(-1),增加了36%;3000次循环后,聚吡咯包覆NiCo_2S_4仍释放比容量1096F·g^(-1),相比于第一次的保持率为78.5%,而未包覆的比容量只有22%的保持率。赝电容性能的改善主要是由于聚吡咯提高了NiCo_2S_4纳米管的电导率和结构稳定性。

硫源对双壳层NiCo2S4超级电容性能影响

通过自模板法,选用硫代乙酰胺(TAA)、硫脲(TU)分别作硫源制备双壳层NiCo2S4纳米材料。其中以TAA为硫源制备的NiCo2S4表现出高的比电容(2064F/g,当电流密度为0.5A/g时),优异的倍率性能(1291F/g,当电流密度为20A/g时)和较好循环稳定性。由动力学机制分析可知,NiCo2S4-TAA表面控制电容和扩散控制电容较NiCo2S4-TU均有提升。通过实验分析可知,TAA作为硫源合成的NiCo2S4是由较小的次级颗粒聚集而成,这有利于电化学过程中电解质离子的扩散。由于较好的导电性能和离子扩散速率,NiCo2S4-TAA表现出优异的电化学性能。上述结果表明,在本实验条件下,TAA是制备NiCo2S4电容器电极材料的最佳硫源。

脉冲激光沉积NiCo_2S_4薄膜及其电化学特征

采用脉冲激光沉积法制备了NiCo_2S_4薄膜,利用恒流充放电和循环伏安测试研究了NiCo_2S_4薄膜作为锂离子电池负极材料的电化学性能和充放电机理。采用高分辨电子显微镜和选区电子衍射(TEM&SAED)表征了NiCo_2S_4薄膜首次循环过程中的组成与结构变化。恒流充放电测试结果显示NiCo_2S_4薄膜在3μA·cm-2的放电电流下,0~3 V(vs Li+/Li)范围内,薄膜的首次放电容量为698 m Ah·g^(-1),经过200次循环之后的放电容量为365 m Ah·g^(-1);在循环伏安测试中得到了分步反应的可逆氧化还原峰。TEM和SAED分析结果揭示了NiCo_2S_4薄膜与Li的电化学反应机理:首次放电过程中NiCo_2S_4与Li发生转化反应生成了Li_2S、Ni和Co,充电后生成了CoS和NiS复合薄膜。后续循环为CoS和NiS复合薄膜的可逆分解与形成。研究表明NiCo_2S_4是一种有潜在应用价值的锂离子电池负极材料。