NiO/rGO的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯（rGO）复合物。 在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。 采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。 NiO/rGO复合物（NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3）电极呈现优异的电化学性能。 在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。 同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。 此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。 表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

NF/rGO/Co_3O_4/NiO电极的制备及在超级电容器中的应用

以泡沫镍(NF)为集流体,在优化好的电位、时间和浓度下,将还原氧化石墨烯(rGO)、金属氧化物(Co_3O_4和NiO)直接生长在泡沫镍上,制备了NF/rGO/Co_3O_4和NF/rGO/Co_3O_4/NiO电极.运用三电极体系对电极材料进行了恒流充放电(GCD)和交流阻抗(EIS)等测试.结果表明,复合材料NF/rGO/Co_3O_4/NiO具有较高的比容量(电流密度为2 A/g时,比容量达到1188.6 F/g)和较好的循环稳定性(2000周充放电后,稳定性达到80.5%).该材料还具有较高的倍率性能,当电流密度由2 A/g增至12 A/g时,倍率性能仍能达到75.7%.     

三维NiO/CoMoO4纳米线/片复合材料的制备及其超级电容特性

采用两步水热法和高温退火法成功制备了三维氧化镍/钼酸钴(NiO/CoMoO_4)复合电极材料。利用XRD、扫描电镜、透射电镜和电化学方法分别对其结构、表面形貌和电化学性能进行了表征和研究。结果表明,NiO/CoMoO_4呈独特的纳米线/片状结构而不同于NiO的针状形貌,其结构为活性物质提供了更大的活性位点。在电流密度为0. 3A/g时,复合物的比电容高达2253F/g,远远高于同电流密度下纯NiO电极材料的比电容,循环2000圈后,电容的保持率为92%,NiO和CoMoO_4的协同效应增强了其超级电容特性。     

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%。     

交联多孔结构的Mn2 掺杂聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及超级电容特性

采用简单的原位氧化聚合法成功制备了Mn₂ 掺杂聚苯胺/石墨烯(Mn₂ -PANI/rGO)复合物电极材料,利用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(FESEM)和电化学测试等手段对其结构、形貌和电化学电容性能进行了分析研究。结果表明,纳米棒状的锰离子掺杂态聚苯胺均匀分散在褶皱的石墨烯中,形成交联状的多孔结构;Mn₂ -PANI/rGO复合物具有高的比电容和优良的循环稳定性,当电流密度为2A/g时,电极的放电比容量高达952 F/g, 循环1000 次后初始比电容的保持率为86.2%,这表明过渡金属和石墨烯的加入增强了其电化学性能,高的比电容和好的速率使其复合物有望在超级电容器中有广泛的应用前景。     

氧化镍的合成及其超级电容性能

采用直接沉淀法制备了β-Ni(OH)2前驱体,经热处理后得到样品粉末。采用XRD、SEM和BET测试技术对样品进行了物性表征。结果表明,样品为立方相的NiO。用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗研究了其超级电容性能。结果表明,所制备的NiO具有典型的法拉第赝电容特性。当pH值为11～12,沉淀温度为30℃条件下制备出Ni(OH)2前驱体,经300℃热处理3h后得到的NiO的比容量最大。当充放电电流密度为3×10-3A/cm2时,电极材料的比容量达到346F/g,电极电化学反应的电极电阻和液接电阻分别为0.24和0.085Ω,且具有良好的循环寿命。5×10-3A/cm2循环100次后,比电容为291.5F/g,充放电效率为93.5%。     

空心六边形镍钴硫化物/RGO复合物的合成及其超级电容性能

通过两步法制备了一种空心六边形镍钴硫化物(HHNCS)与还原氧化石墨烯(RGO)的纳米复合材料HHNCS/RGO。利用XRD,SEM,TEM和Raman光谱等对复合物进行表征,发现镍钴硫化物为空心六边形结构,并且均匀地附着在RGO的表面。该纳米复合物用作超级电容器电极表现出优异的电化学性能。在电流密度为1 A·g-1时比电容为927 F·g-1;当电流密度增大到20 A·g-1时,比电容仍高达724 F·g-1,表明材料拥有较好的倍率性能。此外,在电流密度5 A·g-1下循环2 000次后比电容保留有初始值的93%,显示出优异的循环稳定性。HHNCS/RGO优异的电容性能主要是由于RGO的存在不仅增强了材料的导电性,而且作为理想的载体分散HHNCS纳米片。HHNCS/RGO纳米复合物优异的电化学性能使其在超级电容器电极材料领域具有应用前景。     

多孔氧化镍薄膜的制备及其超级电容器性能

以氟掺杂的SnO₂导电玻璃(FTO)为基底,通过水热法与高温煅烧法相结合成功制备出多孔氧化镍薄膜。 通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、晶体粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对所制备NiO进行了物相组成、表面形貌及元素价态的表征。 在6 mol/L KOH电解液中,采用循环伏安法、恒电流充放电对NiO薄膜电化学性能进行了研究。 结果表明,在电流密度为2 A/g时,NiO薄膜的比电容可达651.6 F/g,循环1000圈后其电容保留值可达71.6%,是理想的超级电容器电极材料。     

NiO/MWCNTs复合物的固相合成及其电容性能

本文通过PEG-400辅助室温固相反应制备Ni(OH)2/MWCNTs前驱物,经300℃下热分解得到NiO/MWCNTs复合物。借助X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测试对产物的晶型及形貌进行了表征,采用循环伏安及恒流充放电测试手段对所得复合物的电容性能进行了分析。结果表明,针状NiO较均匀地附着于碳纳米管的表面,当MWCNTs的含量为60%时,NiO/MWCNTs复合物电极的放电比容量得以有效改善,0.2A.g-1下的其放电比容量可达949 F.g-1,远高于纯NiO(422 F.g-1)及MWCNTs(201 F.g-1)的放电比容量,显示了二者的协同效应。     

交联多孔结构Mn~(2+)掺杂聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及超级电容特性

采用简单的原位氧化聚合法成功制备了Mn2+掺杂聚苯胺/还原氧化石墨烯(Mn2+-PANI/r GO)复合物电极材料,利用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和电化学测试等手段对其结构、形貌和电化学电容性能进行了分析研究。结果表明,纳米棒状的锰离子掺杂态聚苯胺均匀分散在褶皱的石墨烯中,形成交联状的多孔结构。当电流密度为2A/g时,电极的放电比容量高达952 F/g,循环1000次后初始比电容的保持率为86.2%。过渡金属和石墨烯的加入提高了电极材料的电化学性能,高的比电容和优良的循环稳定性使Mn2+-PANI/r GO复合物在超级电容器中有很好的应用前景。     

自支撑三维功能化石墨烯/聚苯胺电极材料的制备及超级电容性能

采用水热法制备了三维石墨烯(3D-G),并以十八胺(ODA)为接枝剂对部分还原的氧化石墨烯进行氨基化处理,再利用原位聚合法在氨基化石墨烯表面生长聚苯胺,制备了十八胺功能化石墨烯/聚苯胺(G-ODA/PANI).对材料进行了结构表征、电化学性能分析和材料结构的比电容贡献分析.结果显示,电极材料的电容贡献大部分体现为材料的表面电容,G-ODA/PANI电极片在1 A/g电流密度时的比电容最高可达1080 F/g,是未功能化石墨烯/聚苯胺电极材料(G/PANI)的2.57倍,且循环稳定性也有很大的提高,循环10000周后的比容量保持率为90.8%,比G/PANI高9.6%.     

聚吡咯/还原氧化石墨烯复合物的合成及电容性能

通过原位聚合方法制备不同配比的聚吡咯/氧化石墨（PPy/GO）复合物,将其用NaBH4还原得到聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)复合物,采用X射线衍射、红外光谱和场发射扫描电子显微镜（FESEM）对其结构和形貌进行物理表征。 采用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗等电化学方法系统研究了所制备样品的电化学性能。 实验结果表明,在电流密度为0.5 A/g、吡咯（Py）与GO质量比为95∶5时,得到的复合物还原前后比电容分别可达401.5和314.5 F/g,远高于单纯的GO（34.8 F/g）和PPy（267.5 F/g）。 经过1200圈循环稳定性测试后,PPy/RGO复合物比电容保持了原来的62.5%,与PPy和PPy/GO（电容保持率分别为16.8%和46.4%）相比,PPy/RGO表现出更好的循环稳定性能,有望成为超级电容器电极材料。     

钴基MOFs/石墨烯微纳结构电极材料的制备及其电容性能的研究

以氧化石墨烯为前驱体、Co(NO_3)_2·6H_2O为钴源、对苯二甲酸(H_2BDC)为配体、三乙胺为添加剂、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,通过一步溶剂热法制备了具有微纳结构Co_2(OH)2_BDC/rGO复合电极材料。Co_2(OH)_2BDC/rGO复合材料是由微米级的Co-MOF颗粒直接锚定式生长在还原氧化石墨烯表面形成的,而Co_2(OH)_2BDC是由定向排列的纳米棒自组装形成的类球形颗粒。研究结果表明:不同的GO的浓度对复合材料的物相结构、形貌及电化学性能有很大的影响。当GO的浓度为2 mg/ml时,在110℃,24 h溶剂热合成得到的Co_2(OH)_2BDC/rGO复合材料在电解液为1M KOH,5 mV/s下比电容为225 F/g。在恒流充放电测试中,当电流密度从3 A/g增加到10 A/g时,Co_2(OH)_2BDC/rGO的电容保持率为83.5%。在3 A/g下经过500次充放电循环后电容的保持率为93.9%。     

纤维素纳米晶模板法制备多级孔炭材料及其电化学性能

以纤维素纳米晶(CNC)为模板,酚醛树脂为碳源,KOH为活化剂,通过高温碳化制备了多级孔炭材料.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对合成的一系列炭材料进行了表征.结果表明,前驱体中CNC的降解会形成与CNC直径相当的介孔,KOH活化则会导致炭材料产生大量的微孔和大孔,以及部分4 nm左右较小尺度的介孔,所制备炭材料呈现明显的多级孔特性,其比表面积达554.7 m²/g,总孔体积为0.323 cm³/g.以CNC为模板,KOH活化的炭材料作为电极材料时,在1.0 A/g电流密度下其比电容达202.8 F/g,当电流密度升高至40.0 A/g时,其电容保持率仍达69%,表明该炭材料具有优异的倍率性能;由该电极材料组装的超级电容器在10000次充放电循环后,电容保持率达95%以上,具有良好的循环稳定性.     

废旧锂离子电池基石墨烯/聚苯胺复合材料制备及其电化学性能研究

以废旧手机锂离子电池回收的负极石墨粉制备的氧化石墨烯(GO)和苯胺单体为原料,利用GO活化H_2O_2产生的·OH为氧化剂,采用原位复合法制备了不同质量比的石墨烯/聚苯胺复合材料,通过FTIR、XRD和SEM对其进行了表征,并利用循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电等对其电化学性能进行测试。结果表明,该类石墨烯/聚苯胺复合材料具有良好的电化学性能,当电流密度为100mA/g时,质量比为1∶10制备的石墨烯/聚苯胺复合材料(rGO/PANI-10)的比电容达到481F/g,较石墨烯比容量(161F/g)提高了199%,较聚苯胺比容量(351F/g)提高了37%;在500mA/g电流密度下,rGO/PANI-10充放电循环1000圈后,电容保持率为77%,表现出较好的循环稳定性。     

生物质巨菌草衍生炭的合成及在超级电容器中的应用

将巨菌草低温预碳化处理,得到粉末炭质材料(JPC),再用不同比例的KOH在不同温度下进行活化处理,得到了以微孔和介孔分布为主的无定形炭材料(JPCK1).所合成的炭材料JPCK1-900-4X的比表面积高达3368 m²/g,具有较大的孔隙体积和0.95%(原子分数)的氮含量.电化学测试结果表明,JPCK1-900-4X在超级电容器应用中表现出优异的储能潜力;在电流密度为0.5 A/g时其比电容为311.7 F/g,电流密度提高到10 A/g时比电容为230 F/g;在电流密度为10 A/g时经过5000次充放电循环后其电容保持率为97.5%;在两电极体系下,当功率密度为250 W/kg时,其能量密度可达17.7 W·h/kg.     

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%.     

有序介孔碳负载NiCo2O4电极的制备及其超电容性能

以有序介孔碳(OMC)为载体,采用共沉淀法制备了OMC/NiCo2O4复合物.用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和透射电镜(TEM)研究其结构与形貌,发现NiCo2O4纳米颗粒均匀地负载在有序介孔碳上.循环伏安和恒流充放电测试表明,NiCo2O4质量分数为40%时,在1A·g-1的电流密度下,复合物电极的比电容可以达到577.0F·g-1,电流密度为8A·g-1时,比电容可以达到470.8F·g-1,并具有良好的循环稳定性.在2A·g-1的电流密度下,经过2000次循环后,比电容还可达到508.4F·g-1,电容保持率为92.7%.     

基于聚多巴胺的氮掺杂碳材料的制备及其电化学性能

多孔碳材料由于高的比表面积、优异的电子传导率、良好的化学稳定性等优点在超级电容器电极材料领域被广泛研究。 碳材料的组成及表面孔结构直接影响其电化学性能,为进一步提高碳材料的电容性能,本文首次以聚多巴胺球为前体,KOH为活化剂,通过高温碳化成功制备了良好电化学性能的氮掺杂多孔碳材料。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、 X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和Raman光谱等对所制备的氮掺杂多孔碳材料进行了形貌及结构组成的表征。 在6 mol/L KOH电解液中, 采用循环伏安、恒电流充放电对多孔碳材料的电化学性能进行了研究。 结果表明,由于双电层电容和赝电容的协同作用,在电流密度为1 A/g时,材料的比电容可达269 F/g,充放电循环1000圈后电容仍可保留初始值的93.5%。     

Co-Al双金属硫化物/泡沫镍电极材料的制备及其超级电容性能研究

采用两步水热法直接将Co-Al双金属硫化物生长在泡沫镍上,成功制备了CoAl_2S_4/Ni电极材料。利用X射线衍射、扫描电镜和电化学测试等手段对其结构、形貌和超级电容性能进行了表征。结果表明,CoAl_2S_4/Ni电极材料呈现花瓣状的三维多孔结构,表面粗糙,这种结构有利于电解液和电极材料的充分接触,具有良好的导电性和比电容性能;当电流密度为1A/g时,电极的放电比容量高达2187.1F/g,循环100次后比电容的保持率为90.1%。相关研究可为超级电容器电极材料的制备及性能研究提供思路。