Al3+离子掺杂δ-MnO2的制备和电化学性能

采用水热法合成了不同比例Al³⁺离子掺杂的δ-MnO₂纳米粉体.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安(CV)曲线、电化学阻抗谱(EIS)和恒电流充放电(GCD)曲线等手段对材料的结构和电化学性能进行了表征.结果表明, Al³⁺离子进入δ-MnO₂的晶格替代部分Mn³⁺和Mn⁴⁺离子,使得δ-MnO₂电极的性能明显提升.当反应物中Al³⁺/Mn²⁺摩尔比为0.45时,所得样品(A0.45M)的性能最好;其在1 A/g电流密度下的比电容为207.61 F/g,是纯相δ-MnO₂(A0M)的2.4倍;其在10 A/g电流密度下循环10000次后的比电容为100.81 F/g,容量保持率为81.33%.     

鳞状CoMn_2O_4/石墨烯复合材料的制备及在超级电容器中的应用

通过简单的共沉淀反应和热处理过程在还原氧化石墨烯(rGO)表面生长鳞状锰酸钴(CoMn_2O_4)纳米片,得到了CoMn_2O_4/rGO复合材料.通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)对样品的结构和组成进行了表征.电化学性能测试结果表明,CoMn_2O_4/rGO具有较好的储能性能和优良的循环稳定性.当电流密度为2 A/g时,CoMn_2O_4/rGO的比电容可达1000.8 F/g.经过1000周充放电循环后比电容保持率为93.6%.     

聚苯胺纳米刺/掺氮空心碳球复合材料的制备及电容性能

以掺氮空心碳球（N-HCS）为骨架,通过化学氧化聚合法制备了聚苯胺纳米刺/掺氮空心碳球复合材料（PANI/N-HCS）,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱仪等对样品的形貌、结构等进行了表征. 采用循环伏安、计时电位和交流阻抗等方法在1 mol/L H₂SO₄水溶液中考察了材料的电化学性能. 结果表明,PANI/N-HCS具有良好的电化学性能,在0.5 A/g电流密度下,PANI/N-HCS的比电容达346 F/g;当电流密度为20 A/g时,PANI/N-HCS比电容值为228 F/g,电容保持率为66%;在5 A/g电流密度下,经1000次充放电循环后,电容保持率为76%.     

铝代α-Co（OH）2的制备及其电化学性能

采用化学共沉淀方法制备了Co-Al双金属氢氧化物,用红外光谱对所制样品的成分进行分析;用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜表征产物的结构和形貌;用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对Co/Al摩尔比为9∶1、8∶2和7∶3的铝代α-Co(OH)2的电化学性能进行研究。测试表明,Co/Al摩尔比为8∶2的铝代α-Co(OH)2具有最佳的电容性能,单电极比电容可达1180F/g,并且在1A/g电流密度下循环500周后,比电容仍能保持91%,有望成为电化学电容器的电极材料。     

石墨烯/钴镍双氢氧化物复合材料的制备及其超电容特性

采用氧化石墨(GO)还原法制备石墨烯(GNS),以氨水为沉淀剂,在石墨烯存在的情况下,通过Co²⁺和Ni²⁺化学共沉积的方法合成了石墨烯/钴镍双氢氧化物复合电极材料,采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、比表面积测试(BET)等技术手段表征了产物的组成、结构和形貌,用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对复合材料的电化学性能进行了研究。 研究发现,石墨烯纳米片均匀分散在钴镍双氢氧化物中,改善了钴镍双氢氧化物的传导性和结构稳定性。 电化学测试表明,在1 A/g的电流密度下,复合材料比电容高达2770 F/g,且循环500次后,比电容仍能保持93.4%,呈示该复合材料具有优异的电化学性能。     

静电纺氧化锰复合碳纳米纤维柔性膜的电化学性能

采用一步法静电纺丝技术制备了具有超亲水特性的氧化锰/碳纳米纤维(MnO_x/CNFs)复合柔性膜电极材料,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对复合材料进行了表征.电化学性能测试结果表明,复合材料的电容性能优于单一材料,醋酸锰质量分数为40%时制得的复合纳米纤维电极(MC-4)在1 A/g电流密度下,于2 mol/L KOH电解液中的比电容高达1112.5 F/g,10 A/g电流密度下循环3000次比容量保持在93.4%,具有很好的稳定性.MnO_x/CNFs复合材料电化学性能增强一方面是由于三维超亲水纤维膜结构有利于电解液的快速浸润渗透,从而极大缩短了传输到材料基质的有效路径;另一方面是由于碳和MnO_x的协同效应,包裹在MnO_x粒子周围的碳层避免了MnO_x在充放电过程中的体积膨胀效应,这2种叠加机制促进了电化学性能的提升.     

α-MnO_2纳米棒/多孔碳正极材料的制备及水系锌离子电池性能研究

针对水系锌离子电池锰基正极材料存在比容量低、循环稳定性差等问题,本工作利用水热法制备出棒状结构的α-MnO_2,通过柠檬酸钠高温碳化制备多孔碳,进而通过超声分散等处理制备出α-MnO_2/PCSs复合材料.三维的多孔网络有助于提高电子导电性,提供一个稳定的支撑;α-MnO_2纳米棒均匀地附着在多孔碳纳米片层表面,有效地避免α-MnO_2的团聚,从而提高锌离子传输效率.得益于α-MnO_2/PCSs独特的结构优势,将其作为锌离子电池正极材料,在电流密度为0.1 A·g~(-1)的条件下循环100次后,其可逆容量为350 m Ah·g~(-1),在1 A·g~(-1)的大的电流密度下,经过1000圈循环后,容量可达160 mAh·g~(-1),展现了优异的循环稳定性能,有望成为高性能锌离子电池的潜在正极材料.     

SiO_2/C复合负极材料的制备及其性能

采用在纳米SiO2表面包覆聚苯胺,并经过热处理后,制备了SiO2/C纳米复合材料.通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料的晶体结构和表观形貌进行了表征.同时也对材料的电化学性能进行了测试,结果表明,50 mA/g电流密度下,SiO2/C纳米复合材料首次放电比容量达到830.5 mAh/g,100次循环后,放电比容量仍然保持在510 mA/g以上.电化学交流阻抗测试表明,SiO2表面包覆的碳层能显著减小电极的界面阻抗,提高电池的电化学性能.     

Co3O4纳米颗粒的制备及其电化学性能

采用化学共沉淀方法制备前驱体Co(Ⅱ)1-xCo(Ⅲ)x(OH)2-y(NO3)x+y,经焙烧后得Co3O4纳米颗粒。用红外光谱对所制样品的成分进行分析;用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜表征产物的结构和形貌;用循环伏安、恒电流充放电等测试方法对Co3O4电化学性能进行研究。测试表明,Co3O4-300具有最佳的电容性能,单电极比电容可达338F/g,并且在1A/g电流密度下循环1000周后,比电容仍能保持93%,有望成为电化学电容器的电极材料。     

CuO/石墨烯纳米片复合材料的制备及其电化学性能

利用改进的Hummers法制备氧化石墨,再通过化学沉淀法合成CuO/石墨烯纳米片(GNS)复合材料。经X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、比表面积测试(BET)等表征了产物的组成、结构和形貌;通过循环伏安和恒电流充放电对复合材料的电化学性能进行了研究。在这种复合材料中,石墨烯作为导电骨架有利于增加CuO颗粒之间的导电性和材料的机械稳定性。复合材料在大电流放电中表现出优异的电化学性能,在10A/g的电流密度下,CuO/GNS-2的比电容可达276F/g,经1000次循环后比电容仍能保持86.5%,显示该复合材料具有优异的电化学性能。     

二氧化锡/石墨烯柔性电极的制备及其在锂离子电池中的应用

采用简便的抽滤装置制备了三明治结构的不同粒径大小的二氧化锡(SnO_2)/石墨烯柔性薄膜电极,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、比表面积(BET)和电化学等测试技术手段对样品结构、形貌和电化学性能进行表征,研究了二氧化锡颗粒大小对复合电极电化学性能的影响。结果表明,当SnO_2纳米颗粒的粒径为6 nm时柔性复合电极表现出最优的电化学性能,在100 m A/g的电流密度下经过100次循环后,可逆比容量保持在555 m A·h/g,远高于纯SnO_2和粒径过大或过小的SnO_2/石墨烯复合电极。     

锂离子电池用α-Fe2O3-Ag复合纳米棒负极材料的制备及储锂性能

采用FeOOH纳米棒为前驱体,通过层层自组装法及随后的热处理过程制备出α-Fe2O3-Ag复合纳米棒.采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电化学性能测试对样品的形貌、结构及电化学性能进行了表征.结果表明,Ag纳米颗粒均匀地分布在α-Fe2O3纳米棒的表面.作为锂离子电池负极材料,α-Fe2O3-Ag复合纳米棒表现出了较好的循环性能和较高的比容量.180个循环后,其比容量高达549.8 mA.h/g.     

制备条件对MXene形貌、 结构与电化学性能的影响

以Ti₃AlC₂为原料, 采用LiF+HCl一步刻蚀-插层制备Ti₃C₂T_x, 进一步通过超声处理得到单层或少层的MXene. 利用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)和电化学测试对样品的结构、 形貌和电化学性能进行了研究. 通过改变刻蚀剂的比例及超声剥离时间, 研究了不同刻蚀条件和剥离条件对二维晶体Ti₃C₂T_x的形貌、 结构和电化学性能的影响. 结果表明, 制备条件对MXene的片层结构和性能具有较大的影响. 当HCl浓度为6 mol/L, LiF与Ti₃AlC₂的摩尔比为7.5, 超声时间为1 h时, 所得MXene具有较小的晶格常数和较大的片层尺寸, 片层尺寸可达1 μm, 具有较多的表面含氧官能团, 电化学性能最佳, 在0.5 A/g的电流密度下, 质量比容量达到342 F/g, 当电流密度提高至20 A/g时, 质量比容量仍可保持244 F/g, 在1 A/g电流密度下循环10000周后, 容量仍能保留87%左右, 表现出较好的倍率性能与循环稳定性.     

炭/多壁碳纳米管复合材料的制备与超级电容性能

结合环糊精包覆和热处理技术制备了炭/多壁碳纳米管(C/MWCNTs)复合材料, 并研究其应用于超级电容器的性能.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等技术对C/MWCNTs复合材料的形貌及结构进行分析.采用循环伏安和恒流充放电等电化学测试方法研究其电容特性.结果表明, C/MWCNTs复合材料具有良好的电化学性能, 远优于相应的炭及MWCNTs样品.在1 A/g电流密度下, 比电容可达到145 F/g, 循环3000次后, 容量无明显衰减.     

α-MnO_2纳米管自组装微球的可控制备及电化学性能

以KMnO_4、HCl为反应物,H_2SO_4、NH_4Cl为助剂,利用水热法成功合成了α-MnO_2纳米管自组装微球。并采用X射线晶体衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线光电子能谱(XPS)表征手段对产物进行了形貌和结构表征,发现H~+与Cl-离子浓度对产物的晶型有很大影响:单一增加H+或Cl-离子浓度可以使纳米管管径减小、长度增加;同时增加两种离子浓度则产物从α相转化为β相;NH4+可以起到维持产物晶型(α相)以及管状形貌的作用。电化学性能测试表明,具有独特形态的α-MnO_2纳米管微球作为锂电负极具有高容量(20 m A·g-1电流密度下首周放电比容量达1783.5 m Ah·g-1)与良好的倍率性能,是具有广阔应用前景的锂离子电池材料。     

MWCNT@SiO_2纳米同轴电缆的制备及储锂性能

以多壁碳纳米管(MWCNT)为模板,通过正硅酸乙酯(TEOS)的水解缩聚反应制得MWCNT@SiO2纳米同轴电缆.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试对样品的形貌、结构及电化学性能进行表征.结果表明,MWCNT表面包覆了一层厚度均匀的多孔SiO2层,利于其获得较好的储锂性能.作为锂离子电池负极材料,MWCNT@SiO2纳米同轴电缆表现出了较高的比容量和较好的循环性能.在100 m A/g电流密度下经过80次循环,MWCNT@SiO2纳米同轴电缆的放电比容量仍高达431.7 m A·h/g,高于石墨材料的理论比容量(372 m A·h/g).     

α-Co(OH)_2的制备及其超级电容特性

以氯化钴为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,采用化学沉淀的方法制备出由纳米粒子组成的片状α-Co(OH)2.用红外光谱对所制样品的组分进行分析,用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜表征产物的结构和形貌,用循环伏安和恒电流充放电等测试方法对其电化学性能进行研究.研究结果表明,由纳米粒子组成的片状α-Co(OH)2表现出优良的电化学性能,单电极比电容高达1220 F/g.     

氮杂碳原位包覆Cu2O/Co3O4@C异质结构复合材料的设计构筑及高效储锂性能

通过液相法合成了Cu₂O纳米立方体, 并在其基础上利用金属有机框架化合物(MOFs)的自组装形貌调控, 进一步构建了层级多孔Co₃O₄和氮杂碳双壳层的Cu₂O/Co₃O₄@C异质结构复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 热重分析(TGA)、 BET比表面积及孔径分析、 拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段证实了Cu₂O/Co₃O₄@C异质结构复合材料的成功构筑. 双壳层结构设计和丰富的层级孔道结构有效抑制了材料在充放电循环过程中的体积膨胀, 材料在循环100次后仍保持了原有的形貌和构造. 表面多孔结构对电解液的充分浸润、 异质结构的界面内建电场以及缺陷氮杂碳的表面包覆有效提升了材料的电子和离子导电能力. 异质结构设计、 形貌调控、 多孔特性和氮杂碳的协同作用, 使得Cu₂O/Co₃O₄@C复合材料呈现出优异的电化学性能, 在0.1 A/g电流密度下的首次放电比容量达到2065 mA·h/g, 在 2 A/g电流密度下的可逆放电比容量高于360 mA·h/g, 在1 A/g电流密度下循环350次后仍有530 mA·h/g的高可逆放电比容量.     

不同形貌氧化镍纳米材料的合成及其电化学性能

以水-乙二醇为溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用溶剂热法合成了NiO纳米片,NiO纳米薄片通过自组装形成花状结构。 改变反应温度和溶剂,制备了NiO纳米立方体颗粒和NiO纳米球形颗粒。 用合成的NiO纳米材料制备工作电极,在6 mol/L的KOH溶液中利用三电极体系进行了电化学性能测试。 在电化学性能测试中进行了循环伏安测试、恒电流充放电测试和电化学阻抗谱(EIS)测试。 结果表明,NiO纳米片的比电容最高(在电流密度为0.5 A/g时比电容值为402 F/g),倍率性能最佳(0.5 A/g增加至4 A/g时有80.1%的电容保持率)。 在电流密度为4 A/g时对NiO纳米片进行1000次恒流充放电循环测试,比电容损失了9.7%。     

双离子液体基多孔炭的制备与电化学性能

以质子型离子液体1-氢-3-乙烯基咪唑硫酸氢盐(HVImHSO₄)为主炭源, 以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMImPF₆)为助剂, 在氮气气氛、 1000 ℃下一步炭化得到氮、 磷、 硫共掺杂多孔炭. 通过N₂吸附-脱附、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、 拉曼光谱(Raman)、 热重分析(TGA)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对多孔炭进行了分析表征. 结果表明, 多孔炭的孔结构以微孔为主, 最高比表面积可达1111 m²/g, 其微晶结构中无定形碳和石墨化碳并存; 多孔炭中的氮主要以季氮(N-Q)、 吡咯氮(N-5)和吡啶氮(N-6)的形式存在, 磷以磷-氧(N—O—P)键合形式为主, 硫主要以噻吩硫(C—S—C)为主. 在6 mol/L KOH溶液、 三电极体系中, 多孔炭在0.5 A/g电流密度下的比电容为138 F/g; 在10 A/g电流密度下的比电容为100 F/g; 在2 A/g电流密度下循环充放电10000次, 其比电容保持率为95.8%, 显示出良好的电化学性能.