ZnCo2O4纳米线的制备与性能研究

利用NH_4F辅助水热合成法制备了ZnCo_2O_4纳米线,对ZnCo_2O_4纳米线的晶体结构、形貌和性能进行了测试及分析.

简易合成MgCo_(2)O_(4)纳米线及其电化学性能研究

通过水热路径引入表面活性剂十二烷基磺酸钠在泡沫镍上成功合成出比表面积较大、超薄多孔的MgCo_(2)O_(4)纳米线。研究表明,MgCo_(2)O_(4)纳米线展示出紧密交织透明的网格状结构且在5 A/g的电流密度下,比电容高达2128 F/g。在40 A/g的情况下循环6000周次后,比电容保持了原始容量的98.4%。将该纳米线和活性炭分别作为正极和负极组装成非对称超级电容器,其比电容可达65.32 F/g且在功率密度为338.95 W/kg下能量密度可达20.41 Wh/kg。上述结果表明该非对称超级电容器是一个较好的储能装置,在实际应用中拥有良好的潜力。

中空ZnCo_2O_4纳米线的合成及其电化学性能分析

运用微乳液法,以醋酸盐为原料,草酸为沉淀剂,CTAB为表面活性剂,乙二醇为单一溶剂首先合成前驱体ZnCo2(C2O4)3纳米线,然后用ZnCo2(C2O4)3纳米线作为牺牲模板经过煅烧合成多孔的ZnCo2O4纳米线。用FT-IR、XRD、SEM、TEM和电化学性能测试,研究得到的产物的形貌结构和电化学性能。结果表明:合成了具有一维结构的尖晶石结构的ZnCo2O4纳米线,由于具有较大的比表面积和多孔性,更有利于锂离子的嵌入与脱出,其初始放电比容量达1841mAh.g-1,25次循环后容量还能达到765mAh.g-1,整体的库伦效率维持在100%左右,循环性能良好。

Co_(2)P_(4)O_(12)/NF纳米线阵列的制备与电解水性能研究

以CoCl_(2)·6H_(2)O为原料,通过溶剂热法和磷化工艺在泡沫镍表面构建Co_(2)P_(4)O_(12)阵列,Co_(2)P_(4)O_(12)纳米线直径约200 nm。采用SEM、TEM和XRD进行形貌和晶体学特性表征,并利用三电极体系在碱性环境下测量电化学性能。在析氢过程中,只需要122 mV过电位就能达到10 mA·cm^(-2)电流密度。析氧过程中,仅需要334 mV的过电位就能达到15 mA·cm^(-2)电流密度。组装的电解池在15 mA·cm^(-2)的电流密度下工作40 h后电解槽电压没有发生明显变化,展现出很好的稳定性。Co_(2)P_(4)O_(12)/NF是一种有潜力的双功能催化剂。

Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr光催化剂的构建及其磁场可调控性能

采用金属辅助化学刻蚀法和水热法制备了Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr复合光催化剂,考察了Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr在磁场作用下的光催化性能。结果表明:Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr复合光催化剂在未使用HNO_(3)溶液浸泡且无磁场作用时的光电流密度为0.25 mA/cm^(2),开启电压为0.4 V;Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr复合材料在合成时表面会产生Ag,采用HNO_(3)溶液将其浸泡除去Ag,浸泡后光电流密度为0.07 mA/cm^(2),相比于未使用HNO_(3)溶液浸泡时的光电流密度明显下降,这是由于Ag具有传输电子与空穴的能力,可加快ZnFe_(2)O_(4)和Si纳米线间光生电子和光生空穴对的分离,从而提高光电流密度;当外加80000 A/m磁场时,其光电流密度增加至0.2 mA/cm^(2),开启电压为0.28 V,表明磁场可显著提高该复合光催化剂的光催化效率。Si纳米线/ZnFe_(2)O_(4)/AgBr界面处的能带弯曲加快了光生载流子的传输,减少了光生空穴与光生电子间的复合,使更多的电子和空穴可参与到光催化过程中,进而提高了体系的光催化性能。在光催化过程中,外加磁场使体系所产生的光生载流子可以更快速地传输至光催化剂表面,进一步增强体系的光催化效率。

Cu_(2)O纳米线阵列的制备与表征

Cu_(2)O纳米线阵列既保留了纳米线长径比高、比表面积大等优点,又具有规模效应及协同效应,在气敏、光伏等领域具有广阔的应用前景。以泡沫铜为基体,通过化学法制备Cu(OH)_(2)纳米线阵列为前驱体,并在N_(2)气氛中采用两步加热法制备Cu_(2)O纳米线阵列,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对Cu_(2)O纳米线阵列结构进行表征。结果表明:只需控制、优化Cu基底的曲率半径和弧度,就能制备出Cu_(2)O纳米线阵列,这为制备Cu_(2)O纳米线阵列薄膜提供了新的思路。

ZnCo_2O_4纳米颗粒组装的毛线团状的微球用于锂离子电池负极材料（英文）

通过液相共沉淀法获得Zn和Co的前驱,经过600℃煅烧处理获得ZnCo_2O_4纳米颗粒组装的毛线团状的微球。电化学测试表明,在0.5 A·g^(-1)的电流密度下循环200次可逆比容量保持为965 m Ah·g^(-1);在0.8 A·g^(-1)的电流密度下循环350次可逆比容量保持为882 m Ah·g^(-1)。倍率性能测试表明在2 A·g^(-1)的电流密度时可逆比容量为736 m Ah·g^(-1)。

NiCo_2O_4纳米线对H_2O_2电还原的催化性能

以无模板生长法制备了泡沫镍载NiCo2O4纳米线正极材料,XRD和SEM表征结果表明,所得材料为NiCo2O4纳米线,以循环伏安法和计时电流法研究了泡沫镍载NiCo2O4纳米线对H2O2电还原的催化性能.结果显示,在0.4 mol/L H2O2和3.0 mol/L NaOH溶液中,当电压为-0.4 V(vs.Ag/AgCl)时,循环伏安的电流密度达到125 mA/cm2;当电压为-0.2,-0.3和-0.4 V时,在30 min的测试时间内,计时电流密度几乎均为一常数,表明以泡沫镍载NiCo2O4纳米线为催化剂电还原H2O2具有很高的活性和很好的稳定性.

以泡沫镍载NiCo_2O_4纳米线阵列为阴极催化剂的Al-H_2O_2半燃料电池

研究了以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为阴极催化剂的Al-H2O2半燃料电池的性能.以无模板生长法制备了泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列阴极材料,SEM测定结果表明,NiCo2O4纳米线几乎垂直于泡沫镍载体表面生长.以电压和功率密度-电流密度曲线研究了H2O2浓度、电解液流速和温度对电池性能的影响,结果显示,以铝片为阳极,0.6 mol/L H2O2为氧化剂的电池的开路电压约为1.40 V;在室温和57℃下,电流密度为98和172 mA/cm2时,最大功率密度分别达到79和120 mW/cm2.在5000 s的测试时间内,0.70 V的恒电流密度和75 mA/cm2的恒电压值几乎为一常数,这表明以泡沫镍载NiCo2O4纳米线阵列为催化剂电还原H2O2具有很好的活性、稳定性和传质性能.

气氛对MnCr_2O_4尖晶石纳米线生长的影响

建立了一种在氮气和氢气的还原性混合气氛和1100℃条件下加热商业不锈钢箔(304)制备MnCr2O4尖晶石纳米线的简单方法,并研究了不同气氛对纳米线生长的影响.研究发现,混合气体中氢气含量的变化会影响纳米线的形貌和产率;而氧化性气氛(如空气)下则得不到纳米线.在还原性气氛下,Mn和Cr原子可以和反应室内残留的痕量氧反应生成MnCr2O4尖晶石,而Fe和N i原子不能被氧化,但是Fe和N i可以起到催化纳米线生长的作用,纳米线的生长机理属于自催化性的气-液-固(VLS)机制.

模板法Li_4Ti_5O_(12)纳米线阵列的制备及其机理分析

通过溶胶填充模板法制备了Li4Ti5O12纳米线阵列,采用SEM、EDS、XRD对纳米线形貌和组成进行了表征.实验结果表明:以孔径为100nm阳极氧化铝模板(AAO),于-0.1MPa负压环境中填充0.8 mol/L Li4Ti5O12溶胶,80℃干燥,900℃空气气氛中焙烧20h,重复填充-干燥-焙烧四次,得到平均直径为70nm尖晶石结构的Li4Ti5O12纳米线阵列.其直径和长度分别由模板的孔径、厚度,溶胶浓度和填充次数控制,晶体结构取决于焙烧时间和温度.并在实验基础上,分析了纳米线形成机理.

CoFe_2O_4纳米线阵列的制备与性能表征

采用Sol-gel法在孔径分别为50 nm和200 nm的AAO模板中制备高度有序的CoFe2O4纳米线阵列。用SEM、TEM和HRTEM对纳米线阵列的形貌和结构进行了表征。对钴铁氧体纳米线阵列进行磁性能研究,结果表明,CoFe2O4纳米线阵列没有择优取向性,但直径为50 nm的钴铁氧体纳米线阵列的矫顽力大于直径为200 nm的钴铁氧体纳米线的矫顽力,这是由于AAO模板的纳米孔道对材料的限域效应引起的。

Mn掺杂ZnCo2O4纳米片阵列的制备及电化学性能研究

通过水热合成再煅烧的方法在泡沫镍表面生长出了Mn掺杂的ZnCo2O4纳米片阵列。利用XRD、SEM、EDS-面扫描、XPS对样品的结构/形貌和掺入的Mn元素的分布情况进行了表征。然后,再进一步对样品进行了循环伏安曲线、恒电流充放电和循环稳定性的测试。结果表明,样品在电流密度为3 mA/cm2时,比电容达到了2 134.1 F/g;在电流密度为10 mA/cm2时,循环1 000圈,电容保持率为98.59%。因此,合成的样品比电容较高且循环稳定,是一种较为理想的超级电容器的电极材料。

ZnCo_2O_4纳米线的制备及其电容性能研究

ZnCo_2O_4(ZCO)由于其良好的电化学活性而被备受关注。采用水热法和热退火两步法成功地在镍泡沫上制备了ZnCo_2O_4纳米线。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射谱(XRD)对ZnCo2O4的形貌和结构进行了表征。这种独特的一维结构可以为电子和离子提供有效的传输途径。在三电极系统下,通过循环伏安测试和恒电流充放电测试表明,在120℃水热条件下所制得的ZCO-120的电容性能最佳,在0.5 A/g的电流密度下,其比电容达到511.3 F/g。在10.0 A/g的电流密度下经1 000次循环充放电后,其比电容仍然保持95.8%,表明其具有较好的循环稳定性。同时,将ZCO-120作为正极,活性炭作为负极组装成不对称超级电容器,其电势窗可达到1.6 V,在功率密度为400 W/kg时,能量密度可达14.4 Wh/kg。证明了ZnCo_2O_4可以作为先进的超级电容器材料。

交变磁场诱导自组装超结构Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4/PAA复合纳米线

采用沸腾回流法制备了单相Ni0.5Zn0.5Fe2O4颗粒,并对其进行了PAA包覆,得到了Ni0.5Zn0.5Fe2O4/PAA复合纳米颗粒,并在交变磁场的诱导下进行自组装,得到了一维纳米线。室温磁滞回线表明,PAA的包覆降低了Ni0.5Zn0.5Fe2O4颗粒的饱和磁化强度和矫顽力,分别为21.1 emu/g和3.2 Oe。偏光显微照片表明,在交变磁场磁性模板自我强化作用的影响下,制备的软磁铁氧体复合物在0.05 T的磁场中仍有较敏感的响应,形成一维纳米线。SEM照片表明,纳米线直径200 nm,长径比大于100,线体本身则由纳米复合物形成的小团聚体首尾相连构成。

CoFe_2O_4纳米线阵列的制备与磁性

在氧化铝模板的纳米孔洞中,用电化学的方法沉积钴铁合金纳米线,经过550℃、30h氧化处理,成功制备出钴铁氧体纳米线阵列。分别用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁场计(VSM)对样品的形貌、晶体结构和磁学性质进行了表征测试。TEM观察结果显示纳米线粗细均匀,直径约为70nm。XRD显示纳米线的物相结构为CoFe2O4;VSM测试结果表明,CoFe2O4纳米线阵列的磁滞回线矫顽力为1.190×105A/m,比氧化处理前的钴铁合金纳米线阵列有显著提高。

Chem-E-Car竞赛驱动的化学综合实验设计——以“Ca3MnCoO6-MnCo2O4异质结纳米纤维的制备及锌-空气电池应用”为例

为了构筑兼备ORR/OER催化活性和稳定性的锌-空气电池电极,通过静电纺丝技术制备Ca3MnCoO6-MnCo2O4异质结纳米纤维,通过XRD、SEM、TEM等对纳米纤维进行物性表征,通过极化曲线测试其在碱性电解液中的ORR/OER性能,通过Chem-E-Car小车的实际应用判断锌-空气电池的应用潜力。研究结果表明:Ca3MnCoO6-MnCo2O4材料具有纺锤形貌,随着前驱体溶液中PVP/DMF浓度的增加,纳米纤维的直径均存在不同程度的粗化。复合催化剂对ORR和OER均表现出可观的电催化活性,在ORR过程中可以提供0.61@1600 rpm的极限电流密度 (20wt% Pt/C: 0.63@1600 rpm),在OER过程中可以提供1.65 V@10 mA cm-2的过电势 (RuO2: 1.60 V@10 mA cm-2)。本综合实验技术路线简单可行、效率高,可以有效提高学生的综合实践能力和科研创新能力。以此研究成果制造的新能源小车可以提供稳定的运行速度(0.2m/s)并持续至30m,成功在第7届全国大学生Chem-E-Car竞赛中取得性能二等奖的成绩。

合成和表征NiFe_2O_4纳米线阵列

采用真空灌注结合溶胶-凝胶和氧化铝模板法,在多孔氧化铝模板中制备了平均直径为50 nm的NiFe2O4纳米线阵列。X射线衍射结果显示所制备的纳米线是纯相的NiFe2O4纳米线,透射电镜和电子衍射的结果显示已制备的纳米线是多晶的且表面光滑,场发射扫描电镜图片显示纳米线是大面积且平行有序的、纳米线的长度和所用的氧化铝模板的厚度相当。磁测量的结果显示此纳米线阵列有形状各向异性,同块状材料相比矫顽力有所增强。对纳米线的生长机理做了简单的讨论。

CoFe2O4纳米线阵列的合成及磁性

利用多孔阳极氧化铝模板和溶胶．凝胶法制备了CoFe2O4纳米线阵列。溶胶是通过真空注入法被填充到模板的纳米孔洞中的，通过高温热处理，形成CoFe2O4纳米线阵列。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对CoFe2O4纳米线阵列的形貌、结构和磁性进行了研究。CoFe2O4纳米线的直径与模板孔径相等．其具有多晶的尖晶石结构。CoFe2O4纳米线阵列未表现磁各向异性，这是由其多晶结构和较大的磁晶各向异性常数决定的．

CoFe_2O_4纳米线的制备及磁性研究

采用模板-电泳沉积技术制备CoFe2O4纳米线,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和振动样品磁强计(VSM)对样品的物相、微观组织结构和磁性能进行研究。结果表明:样品具有立方尖晶石型钙钛矿结构,纳米线的直径约为200 nm,与PAA模板的孔洞直径一致,随热处理温度的升高,样品的比饱和磁化强度、剩余磁化强度以及矫顽力变大。