Ni(OH)2修饰的三聚氰胺泡沫用于可压缩超级电容器电极

通过化学镀和电化学镀的方法制备了一种Ni(OH)₂电化学活性材料修饰三聚氰胺泡沫(MF)可压缩骨架的超级电容器电极材料MF/Ni(OH)₂。MF/Ni(OH)₂可压缩电极材料表现出最佳的电容性能,例如循环稳定性(即使在40 mA/cm^-3的电流密度下经过2000次充放电循环后,可压缩电极仍能保持90.63%的初始电容)和可压缩稳定性(即使在压缩率为50%时,仍具有97.88%的电容保持率)。层状可压缩超级电容器由MF/Ni(OH)₂弹性材料作为阳极,镍/碳(Ni/C)为阴极以及实验室中常用的滤纸作隔膜材料组成。这种超级电容器装置在不同的压缩下表现出良好的电化学性能和优异的压缩稳定性。最后,使用可压缩的超级电容器来点亮LED灯,以展示其在柔性电子设备中的应用。这些优化的电化学和机械性能表明MF/Ni(OH)₂可作为可压缩超级电容器的应用中的候选电极。     

多孔MOFs(UiO-66和UiO-68)合成与表征的综合性大学化学实验*

结合科研工作设计了一个综合性大学化学实验--多孔MOFs(UiO-66,[Zr₆O₄(OH)₄(BDC)₄]_n (H₂BDC=对苯二甲酸)和UiO-68,[Zr₆O₄(OH)₄(ATDA)₄]_n (H₂ATDA=2′-氨基-[1,1′:4′,1″-三联苯]-4,4″-二羧酸))的合成、表征及相关性能研究。该设计实验选择具有不同长度的配体与锆离子组装得到晶态材料,整个实验过程包括有机合成、溶剂热合成、X射线单晶衍射和粉末衍射、红外光谱、热重分析等内容,综合了各大化学知识点于一身。经过此实验,学生不仅能有效了解并掌握MOFs材料的合成、性能测试与相关仪器的操作,还可做到理论结合实际、基础知识结合现代科研手段,培养学生的化学科研素养。     

锑基红色发光薄膜材料的制备与表征——一个复合材料创新型实验

将复合发光薄膜材料研究成果转化为化学和材料类专业的本科实验教学内容，设计了一个复合材料创新型实验——锑基红色发光薄膜材料的制备与表征。以苄基溴、吡啶和氧化锑等为原料，制备了一种五溴合锑酸苄基吡啶季铵盐（[BzPy]₂[SbBr₅]）,再以聚环氧乙烯（PEO）为载体通过静电纺丝技术制成发光薄膜材料PEO@[BzPy]₂[SbBr₅]。运用单晶X-射线衍射仪、红外光谱、激光拉曼光谱、固体紫外-可见漫反射光谱、粉末X-射线衍射仪和荧光光谱等手段对薄膜材料的结构和性能进行了表征。学生通过实验可以了解水热法和复合薄膜材料的制备方法，掌握多种分析测试手段表征薄膜材料的结构与性质的技能，激发学习兴趣，锻炼学生科研思维，树立绿色制造理念，提高解决实际问题的能力。     

WO3/碳布柔性非对称超级电容器的组装及性能研究

以超级电容器的电极材料制备、性质研究及对组装的非对称超级电容器的性能研究为核心内容,提高超级电容器电化学性能为主要目的,采用水热合成法在碳布基底上合成三氧化钨/碳布和活化后的碳布为超级电容器的电极材料。采用SEM、XRD表征方法对制备的材料进行了形貌表征及物相分析;使用上海辰华电化学工作站对电极材料进行了循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学性能测试. 最终得到以三氧化钨/碳布为正极材料、活化后的碳布为负极材料组装成不对称柔性电容器,进行电化学测试,其电位窗口提高到0~1.6 V,电流密度61.9 mA·cm^-2时,电容达到58.96 F·cm-2,功率密度0.48 W·cm^-2时,能量密度为20.36 mWh·cm^-2,同时在电流密度8 mA·cm^-2时,循环3000次时表现出良好的循环性能,相较于对称型超级电容器,倍率性能更加优异.     

氧化镍/碳纤维电化学传感器制备及用于恩诺沙星的检测

建立了基于镍修饰的碳纤维电化学传感器快速检测恩诺沙星的方法。将碳纤维（CNF）滴涂于玻碳电极（GCE）表面,采用循环伏安法（CV）将NiO纳米粒子沉积于CNF表面,制得NiO/CNF/GCE修饰电极,采用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）对修饰材料的形貌和元素进行表征,并将不同修饰电极放在磷酸缓冲液（PBS）中进行CV表征。对传感器制备和测定过程中的影响因素、CNF的滴涂量、缓冲液pH和Ni（NO₃）₂的电聚合圈数进行优化。采用差分脉冲伏安法（DPV）考察该电化学传感器对恩诺沙星的电化学行为。结果表明,制备的NiO/CNF/GCE电化学传感器在CNF滴涂用量为8μL,基质PBS溶液pH 6.0,Ni（NO₃）₂电聚合圈数为12圈时电极灵敏度最高,对恩诺沙星有较高的电化学响应,在0.5～80μmol/L浓度范围内与电流的变化值呈良好的线性关系,线性方程为I_p=0.0729c+0.4015（R²=0.995）,方法检出限为0.17μmol/L,实际样品平均回...     

不同金属化合物催化呼和浩特煤加氢气化实验研究

在加压固定床反应器上考察了K₂CO₃、Na₂CO₃、Ca(OH)₂、Ni(NO₃)₂催化剂对呼和浩特煤加氢气化反应的催化效果,并考察了温度对催化剂效果的影响。实验结果表明,不同种类的金属化合物对气化反应的催化效果有明显影响,催化活性依次为K> Na> Ni> Ca。与原煤气化相比,在相同时间内达到相同碳转化率时,碱金属化合物K₂CO₃的加入使原煤加氢气化的气化温度降低150℃以上,碱金属化合物Na₂CO₃降低约150℃,过渡金属化合物Ni(NO₃)₂降低50℃以上,碱土金属化合物Ca(OH)₂的加入会吸收一部分CO₂产品,表观上反而降低了碳转化率。SEM及BET表征结果表明,煤样负载不同金属化合物催化剂后表面形态及孔结构有一定差异。     

Ni2P/Cu(OH)2催化剂的制备及其全解水性能研究

通过化学处理法在泡沫铜基底表面生成Cu(OH)₂纳米线,大大增加了基底材料的表面积和导电性.采用水热法在Cu(OH)₂纳米线表面制备片状Ni-CH/Cu(OH)₂前驱体,对Ni-CH/Cu(OH)₂前驱体进行低温磷化得到多级结构Ni₂P/Cu(OH)₂催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对催化剂的物质结构和表面形貌进行了表征.采用线性伏安法、恒电位等技术对催化剂的电化学性能进行测试.在1.0 mol·L^-1 KOH碱性溶液中,当电流密度为10 mA·cm^-2时,Ni₂P/Cu(OH)₂的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)过电位分别为133和333 mV,且均具有较好的稳定性.将这种多级结构Ni₂P/Cu(OH)₂催化剂分别用作阳极和阴极进行全解水电解,电流密度达到10 ...     

基于镍基纳米材料电化学传感器的α-糖苷酶抑制剂筛选方法研究

采用多周期的电化学循环伏安(CV)法在泡沫镍(NF)上一步制备了镍基纳米材料修饰电极(Ni(OH)₂/NF)用于α-糖苷酶抑制剂的酶抑制活性评价,并基于此建立了一种简便的中药糖苷酶抑制剂筛选方法。采用X射线粉末衍射仪和扫描电镜表征修饰电极表面的结构和形貌;采用CV法和计时电流法测试电极的电化学性能。结果表明,Ni(OH)₂/NF传感器检测复杂酶体系中的葡萄糖具有良好的电化学响应,灵敏度高达3222μA·mmol/(L·cm²),线性范围为3.0～6000μmol/L,检出限低至0.9μmol/L (S/N=3)。采用临床降糖药物阿卡波糖验证了此传感器用于α-糖苷酶活性检测的可行性;并将传感器应用于莲须提取液的酶抑制效果评价,发现莲须具有一定的α-糖苷酶抑制活性,其半数抑制浓度(IC₅₀)为3.31 g/L。本研究结果表明,研制的传感器适用于α-糖苷酶抑制活性分析,为天然降糖药物筛选提供了一种新方法。     

气液界面法组装的Ni3(HITP)2电致变色薄膜及其性能

由于缺乏可控的成膜技术,三亚苯类金属有机框架(MOFs)材料的应用受到了限制。我们在气液界面组装了不同厚度的Ni₃(HITP)₂薄膜(HITP^3-=2,3,6,7,10,11-六亚氨基三亚苯),并将制备的薄膜转移到导电玻璃表面。利用X射线衍射(XRD)、场发射透射电子显微镜(FETEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对样品的晶体结构、微观形貌和元素组成进行表征,采用紫外可见分光光度计以及电化学工作站对Ni₃(HITP)₂薄膜的电化学和电致变色性能进行了研究和表征。结果表明,得益于Ni₃(HITP)₂电致变色薄膜的多孔结构和与电解液良好的接触,所得薄膜电极N-20具有较短的着色响应时间/褪色响应时间(0.6/0.7 s),且着色效率可达530 cm²·C^-1;而N-50具有较大的光调制范围(740 nm,70%)。     

侧链修饰对基于芴-吡咯并吡咯二酮小分子给体光伏性能的影响

本文分别将正辛基和正辛氧基苯基作为Flu(nDPP)₂和Flu(phDPP)₂的侧链，设计合成了2种基于芴-吡咯并吡咯二酮的有机小分子给体材料Flu(nDPP)₂和Flu(phDPP)₂．以此来探讨侧链修饰对分子光伏性能的影响．通过紫外-可见光吸收谱图、循环伏安曲线和光伏器件的J-V曲线和外量子效率谱图等测试方法对两者的光学性质、电化学性质以及光伏性能等方面进行表征．结果表明，Flu(nDPP)₂和Flu(phDPP)₂在氯仿溶液状态下呈现了相似的光吸收谱图，但是在薄膜状态下，Flu(nDPP)₂的边缘吸收波长比Flu(phDPP)₂的红移程度更大，表明Flu(nDPP)₂在薄膜状态下形成了更为紧密的堆积方式．此外，Flu(nDPP)₂和Flu(phDPP)₂分别获得了1.86和1.88eV较为理想的电化学带隙．将2种给体材料分别与PC_7...     

氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

采用水热法制备了氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料及作为比较的三维石墨烯、氢氧化镍纳米线、还原氧化石墨烯和氢氧化镍纳米线/还原氧化石墨烯, 通过X射线衍射、扫描电镜、热失重分析和氮气吸脱附表征了材料的形貌、结构和组成, 并采用循环伏安法和恒电流充放电测试了复合材料的电化学性能. 结果表明: 氢氧化镍纳米线/三维石墨烯复合材料中直径为20-30 nm的氢氧化镍纳米线和三维结构的石墨烯紧密结合, 相互交联形成网状结构, 其比表面积达到136 m²·g^-1, 孔径分布20-50 nm, 氢氧化镍纳米线的含量达到88% (w,质量分数). 在6 mol·L^-1的KOH电解液中, 复合材料的比电容在1 A·g^-1电流密度下达到1664 F·g^-1, 在1 A·g^-1电流密度下循环3000 次后的比电容保持率为93%. 将复合材料的比电容和循环性能与氢氧化镍纳米线、氢氧化镍纳米线/还原氧化石墨烯、三维石墨烯和还原氧化石墨烯的性能进行比较, 发现三维石墨烯较还原氧化石墨烯具有更高的比表面积和三维多孔结构, 可以更大地提高活性物质的利用率, 进而提高复合材料的比电容和稳定性.     

NiS2纳米片的制备及其在非对称超级电容器中的应用

本文采用牺牲模板法,以Ni(OH)₂作为前驱体制备NiS₂. 通过对NiS₂进行XRD、EDS、BET、SEM及TEM等表征来研究NiS₂的元素组成及结构形貌. SEM及TEM结果显示前驱体及NiS₂均为纳米片结构. 电化学测试结果表明NiS₂存在着优秀的电容性能,在电流密度为1 A·g^-1时,NiS₂比电容能够达到1067.3 F·g^-1,同时具有高的倍率特性. 为了进一步探究NiS₂作为电活性材料的实用性,以NiS₂作为阳极材料,活性炭（AC）作为阴极组装成非对称超级电容器,在功率密度为0.8 kW·kg^-1,能量密度高达38.4 Wh·kg^-1,并且在3000次恒流充放电后,比电容依然保持93.7%.     

高碳铬铁在氢氧化钠水溶液中电化学氧化过程

铬铁电化学氧化法是一种新的制备铬酸钠的方法,然而高碳铬铁在NaOH水溶液中的电化学氧化过程尚不明确。 采用循环伏安法(CV)、稳态极化法(LSV)等电化学测试方法对金属铬、高碳铬铁在NaOH水溶液中的电化学氧化过程进行研究,通过扫描电子显微镜(SEM)、能量散射谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对高碳铬铁电解后固相产物表征,判断固相产物的组成。 结果表明,高碳铬铁不同于金属铬的电氧化过程,它在NaOH溶液中通过Cr(0)→Cr(Ⅵ)的电氧化方式生成铬酸钠,中间产物Cr(OH)₃和Fe(0)发生电化学反应生成稳定的FeCr₂O₄。 随着NaOH浓度的增加,电势较低时,受高碳铬铁中Fe(0)的影响,高碳铬铁容易在NaOH水溶液中发生钝化;当电势足够正时,钝化膜溶解,生成铬酸钠、氢氧化铁和亚铬酸亚铁,同时,阳极表面有氧气析出。 高碳铬铁电化学氧化制备铬酸钠的适宜条件:碱浓度≥2 mol/L,阳极电势≥1.6 V(vs.SCE)。     

K2GeF6:Mn荧光粉的化学共沉淀合成、结构测定与发光性能研究——介绍一个研究型综合实验

介绍一个大学化学研究型综合实验——K2GeF6:Mn荧光粉的化学共沉淀合成、结构测定与发光性能研究。本实验结合氧化还原与化学共沉淀法制备K2GeF6:Mn荧光粉,借助XRD和SEM对粉体进行结构表征,并利用荧光光谱仪测试分析其发光性能,探究激活剂含量和反应温度对粉体结构与性能的影响,获得可应用于商业白光LED的红色荧光粉。通过该实验的设计与实施,使学生在掌握基本实验技能的同时,能够结合基础理论知识解释实验原理、分析实验现象,并进一步提升学生的科学研究思维和综合运用知识的能力。     

Nitrogen-doped Carbon Coated Na3V2(PO4)3 with Superior Sodium Storage Capability

Cathodes with high cycling stability and rate capability are required for ambient temperature sodium ion batteries in renewable energy storage application. Na₃V₂(PO₄)₃ is an attractive cathode material with excellent electrochemical stability and fast ion diffusion coefficient within the 3D NASICON structure. Nevertheless, the practical application of Na₃V₂(PO₄)₃ is seriously hindered by its intrinsically poor electronic conductivity. Herein, solvent evaporation method is presented to obtain the nitrogen-doped carbon coated Na₃V₂(PO₄)₃ cathode material, delivering enhanced electrochemical performances. N-Doped carbon layer coating serves as a highly conducting pathway, and creates numerous extrinsic defects and active sites, which can facilitate the storage and diffusion of Na⁺. Moreover, the N-doped carbon layer can provide a stable framework to accommodate the agglomeration of the electrode upon electrode cycling. N-Doped carbon coated Na₃V₂(PO₄)₃(NC-NVP) exhibits excellent long cycling life and superior rate performances than bare Na₃V₂(PO₄)₃ without carbon coating. NC-NVP delivers a stable capacity of 95.9 mA·h/g after 500 cycles at 1 C rate, which corresponds to high capacity retention(94.6%) with respect to the initial capacity(101.4 mA·h/g). Over 91.3% of the initial capacity is retained after 500 cycles at 5 C, and the capacity can reach 85 mA·h/g at 30 C rate.     

Boosting the Energy Density of Flexible Asymmetric Supercapacitor with Three Dimensional Fe2O3 Composite Brush Anode

Flexible asymmetric supercapacitor is fabricated with three dimensional(3D)Fe2O3/Ni(OH)2 composite brush anode and Ni(OH)2/MoO2 honeycomb cathode.Particularly for 3D composite brush anode,a layer of thin Fe2O3 film is firmly adhered on a 3D Ni brush current collector with the assist of Ni(OH)2,functioning as both adherence layer and pseudocapacitive active material.The unique 3D Ni brush current collector possesses large surface area and stretching architecture,which facilitate to achieve the composite anode with high gravimetric capacitance of 2158 F/g.In terms of cathode,Ni(OH)2 and MoO2 have a synergistic effect to improve the specific capacitance,and the resulting Ni(OH)2/MoO2 honeycomb cathode shows a very high gravimetric capacitance up to 3264 F/g.The asymmetric supercapacitor(ASC)has balanced cathode and anode,and exhibits an ultrahigh gravimetric capacitance of 1427 F/g and an energy density of 476 W·h/kg.The energy density of ASC is 3-4 times higher than those of other reported aqueous electrolyte-based supercapacitors and even comparable to that of commercial lithium ion batteries.The device also shows marginal capacitance degradation after 1000 cycles'bending test,demonstrating its potency in the application of flexible energy storage devices.     

原位生长Pd/Ni(OH)2/NF复合催化剂及其析氢性能

采用水热合成法在泡沫镍上原位构建了低贵金属含量的钯/氢氧化镍纳米复合催化剂（Pd/Ni（OH）₂/NF）。通过扫描电镜,能谱仪,X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析技术表征了催化剂的形貌和微观结构;运用线性扫描伏安法,电化学阻抗谱和计时电流法等手段研究了催化剂的催化析氢性能。实验结果显示复合催化剂具有特殊的微观构型,超薄的Ni（OH）₂薄片生长在泡沫镍表面,纳米尺寸的钯均匀地镶嵌在氢氧化镍薄片中。催化剂表面的氢氧化镍有利于促进水的解离,加快氢中间体的形成;均匀分散的钯极易吸附解离的氢中间体,快速地复合成氢气分子。我们发现复合催化剂能协同加快析氢反应过程,极大地降低析氢过电位,提高了析氢活性。此外,复合催化剂原位生长在泡沫镍上,有效地提高了催化电极的稳定性。     

Production of hydrogen peroxide from carbon monoxide, water and oxygen over alumina-supported Ni catalysts

Novel amorphous Ni–B catalysts supported on alumina have been developed for the production of hydrogen peroxide from carbon monoxide, water and oxygen. The experimental investigation confirmed that the promoter/Ni ratio and the preparation conditions have a significant effect on the activity and lifetime of the catalyst. Among all the catalysts tested, the Ni–La–B/γ-Al₂O₃ catalyst with a 1:15 atomic ratio of La/Ni, dried at 120 °C, shows the best activity and lifetime for the production of hydrogen peroxide. The deactivation of the alumina-supported Ni–B amorphous catalyst was also studied. According to the characterizations of the fresh and used catalysts by SEM, XRD and XPS, no sintering of the active component and crystallization of the amorphous species were observed. However, it is water poisoning that leads to the deactivation of the catalyst. The catalyst characterization demonstrated that the active component had changed (i.e., amorphous NiO to amorphous Ni(OH)₂) and then salt was formed in the reaction conditions. Water promoted the deactivation because the surface transformation of the active Ni species was accelerated by forming Ni(OH)₂ in the presence of water. The formed Ni(OH)₂ would partially change to Ni₃(PO₄)₂.     

Electronic and Nano-structural Modulation of Co(OH)2 Nanosheets by Fe-Benzenedicarboxylate for Efficient Oxygen Evolution

Oxygen evolution reaction(OER) plays a key role in the electrochemical conversion and storage processes, but the sluggish kinetics of OER strongly impedes its large-scale applications. We herein reported the in situ growth of Fe-benzenedicarboxylate(Fe-BDC) on Co(OH)₂ nanoplates[Fe-BDC/ Co(OH)₂] that showed remarkably enhanced OER activity than the pristine Co(OH)₂. The incorporation of Fe species could enhance the intrinsic OER activity of Co and BDC could increase the electro-chemically active surface area(ECSA), thus resulting in dramatically enhanced OER activity. In situ Raman spectroscopy characterization disclosed that Fe-CoOOH reconstructed from Fe-BDC/Co(OH)₂ was the real active site for OER. This work highlights the significance of rational tailoring of the nanostructure and electronic structure of Co(OH)₂ and provides more opportunities for its widespread applications.