掺杂Ni(OH)_2的质子扩散系数

利用粉末微电极恒电位阶跃法 ,研究了掺杂元素对球形 Ni(OH) 2 阳极过程和阴极过程质子扩散系数的影响 .结果表明 ,与纯 Ni(OH) 2 相比 ,掺 Co、Co Zn、Ca后镍微电极的阳极过程质子扩散系数稍有增大 ,掺 Zn、Fe、Mg后则有所降低 ,而掺杂 Co、Ca后的阴极过程质子扩散系数增大约 1倍 ,掺杂 Fe、Mg后则减少约 3/4倍 ;掺 Cd对阳极和阴极过程的质子扩散系数影响均不大 .尽管掺杂元素对扩散层厚度的影响不大 ,但阴极过程扩散系数比阳极过程小约 2个数量级 ,将是影响阴、阳极电极电化学过程的重要因素 .     

钴的添加形式对氢氧化镍电极性能的影响

研究了钴元素分别以Co ,CoO ,Co +CoO三种形式作为添加剂并分别以与Ni(OH) 2 用机械混合的方式添加到电极活性物质中时对镍电极性能的影响 ,用循环伏安法和电化学交流阻抗法对实验结果进行分析 .结果表明 :对于机械混合的添加方式 ,Co ,CoO和Co +CoO三种形式的钴添加剂均可在一定程度上改善镍电极的性能 .其中 ,当钴以CoO的形式添加时镍电极的性能最好 .这是因为三种形式的添加剂均在一定程度上改善了活性物质Ni(OH) 2 的结构、增强了电极中质子的传输能力 ,从而提高了镍电极反应的可逆性 ,强化了镍电极的析氧极化 ,并提高了镍电极的充电效率 ,其中CoO的作用效果最明显 .     

电化学阻抗法测定金属氢化物电极中氢的扩散系数

应用电化学阻抗法测定了不同荷电状态 (SOC)和不同温度下MlNi3.75Co0 .65Mn0 .4 Al0 .2 金属氢化物电极中氢的扩散系数 .结果表明 :室温下该电极中氢的扩散系数随其荷电量的增大而减小 ,SOC为 5 0 %时氢的扩散系数随温度的升高而增大 ,相应的氢扩散活化能为 35kJ/mo     

Ni-B非晶态合金电极上乙醇的电氧化及其动力学参数的测定

应用循环伏安法研究了碱性介质中Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极和化学镀Ni-B非晶态合金微盘电极上乙醇的电催化氧化. 结果表明, Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极和化学镀Ni-B非晶态合金微盘电极对碱性溶液中乙醇的氧化均具有很高的电催化作用, 且前者的电催化氧化活性高于后者. 运用稳态极化曲线测定了Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极上乙醇的电催化氧化动力学参数. 与高择优取向(220)镍电极比较, 碱性介质中Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极上乙醇的电催化氧化速率显著提高. 采用循环伏安法测定的Ni-B非晶态合金纳米粉末微电极上Ni(OH)2的质子扩散系数高出文献报道的镍纳米线电极和表面化学镀Co的球形Ni(OH)2粉末电极约2个数量级.     

NaOH溶液中Ni基石墨修饰电极上甲醇电氧化过程中钴与铜的协同效应

在NaOH溶液(0.1 mol/L)中考察了Ni, Co和Cu二元和三元合金修饰的石墨电极上甲醇电氧化反应性能.采用循环伏安法、计时电流法和电化学阻抗谱(EIS)等技术研究了修饰电极的催化活性和协同效应.这些催化剂在含有Ni, Cu和Co离子溶液的阴极电位上反复浸渍石墨电极制得.结果表明,在甲醇存在下, Ni基三元合金修饰电极(G/NiCuCo)对甲醇氧化反应的响应值明显高于其它样品.阳极峰值电流与扫描速率的平方根呈线性关系,表明该过程受扩散控制.在CA区域,该反应遵循Cottrellin特性,甲醇扩散系数为6.25×10–6 cm2/s.甲醇氧化反应速率常数为40×107 cm3/(mol·s).另外,采用EIS研究了修饰电极表面上甲醇催化氧化反应.     

锌掺杂提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的电化学稳定性

通过共沉淀法与固相法相结合制备了掺锌的高稳定性Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xZnxO2(x=0,0.02,0.05)正极材料.循环伏安(CV)曲线表明Zn掺杂使氧化峰与还原峰的电势差减小到0.09 V,电化学阻抗谱(EIS)曲线表明Zn掺杂使电极的阻抗从266Ω减小到102Ω. Li+嵌入扩散系数从1.20×10-11 cm2·s-1增大到2.54×10-11 cm2· s-1. Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zn0.02O2正极材料以0.3C充放电在较高的截止电压(4.6 V)下比其他两种材料的电化学循环性能更稳定,其第二周的放电比容量为176.2 mAh·g-1,室温下循环100周后容量几乎没衰减;高温(55°C)下充放电循环100周,其放电比容量平均每周仅衰减0.20%,远小于其他两种正极材料(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2平均每周衰减0.54%;Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.95Zn0.05O2平均每周衰减0.38%). Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)0.98Zn0.02O2正极材料以3C充放电时其放电比容量可达142 mAh·g-1,高于其他两种正极材料.电化学稳定性的提高归因于Zn掺杂后减小了电极的极化和阻抗,增大了锂离子扩散系数     

Co取代Ni(OH)2纳米粉体的制备、表征及电化学性能研究

本文利用固相反应制备了不同取代量的Co取代Ni(OH)2纳米样品。X射线衍射、透射电镜测试结果表明所得样品均为β-Ni（OH）2，粒子呈球形，粒径大小在40nm左右。TG－DTA热分析结果表明，温度高于200℃时，Ni(OH)2开始不可逆的分解为NiO。循环充放电、循环伏安及Tafel极化等电化学测试结果表明适量Co的掺入，降低了电极内阻，提高了电极反应的可逆性，抑制了析氧过程的发生，提高了电极的充电效率，并使其放电容量与循环寿命得到了明显改善。     

温度对贮氢合金MlNi3.75Co0.65Mn0.4Al0.2动力学性能的影响

在-20℃～85℃的范围内系统地研究了温度对贮氢合金MINi3.75Co0.65Mn0.4Al0.2动力学性能的影响.结果表明:该贮氢合金电极的电化学反应电阻Rt,欧姆内阻Ro,阴极极化过电位,阳极极化过电位,阳极极化过程中的电化学反应过电位ηa和浓差极化过电位ηa均随温度的升高而减小,该电极的交换电流密度i0,对称因子β和电极中氢的扩散系数D随温度的升高而增大.当放电电流密度较低时,电化学反应是整个电极过程的速度控制步骤;当放电电流密度较高时,氢的扩散是整个电极过程的速度控制步骤;在中等放电电流密度下,电极过程由电化学过程和氢的扩散过程混合控制.该电极中电化学反应过程和氢扩散过程的活化能分别为28.1 kJ·mol-1和19.9 kJ·mol-1.     

以糠醛为原料的成对电合成

研究了Ti/Ru-Ti-Sn,Ni,Ti/PbO_2,Pt和Ti/BDD(钛基掺硼金刚石电极)5种电极的析氧情况及对糠醛电化学氧化成糠酸的催化作用,得出氧化的最佳电极为Ni.以糠醛为原料,Ni电极为阳极,Cu电极为阴极,成对电合成糠醇和糠酸,研究了溶液p H值、电流密度、糠醛浓度、温度及电解时间对反应的影响.结果表明,溶液pH=11,阴极电流密度为2 mA/cm~2,阳极电流密度为1 mA/cm~2,糠醛浓度为0.1 mol/L,温度为25℃时,经过优化,总的电流效率最佳为130%.     

掺镧纳米NiO的制备及超大电容性能研究

应用化学共沉淀法制备了掺La的纳米NiO。XRD分析表明,La的掺入不改变NiO的晶体结构,但晶粒尺寸有所减小。利用恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试方法对La-NiO电极材料在5 mol.L-1KOH溶液中进行电化学性能测试,结果表明,化学掺杂降低了电解液在电极中的扩散阻力,提高了质子扩散能力,增强了电极的可逆性,从而表现了更好的电容性能,并提高了电极的比容量,当掺La的质量分数为5%时,单电极放电比容量可达到277 F.g-1,是纯氧化镍电极的1.98倍。     

Effect of Some Metal Ion Dopants on Electrochemical Properties of Ni （OH）2 Film Electrode

The Ni(OH)2 film electrodes doped respectively with alkali-earth metals aluminum, lead, partial transi-tion metal and some rare-earth metal (altogether 17 kinds of metals) ions were prepared by cathode electrode-position. The electrode reaction reversibility, the difficult extent of oxygen evolution, the proton diffusion coefficient, the discharge potential of middle value and the active material utilization of the Ni(OH)2 film elec-trode were compared with those of the ones doped with the metal ions by means of cyclic voltammetry, poten-tial step and constant current charge-discharge experiments. It was found that Ca^2 , Co^2 , Cd^2 , Al^3 etc. have obviously nositive effect.     

锌掺杂提高LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的电化学稳定性

通过共沉淀法与固相法相结合制备了掺锌的高稳定性Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_1-xZn_xO₂ (x=0, 0.02, 0.05)正极材料. 循环伏安(CV)曲线表明Zn掺杂使氧化峰与还原峰的电势差减小到0.09 V, 电化学阻抗谱(EIS)曲线表明Zn掺杂使电极的阻抗从266 Ω减小到102 Ω. Li⁺嵌入扩散系数从1.20×10^-11 cm²·s^-1增大到 2.54×10^-11 cm²·s^-1. Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.98Zn_0.02O₂正极材料以0.3C充放电在较高的截止电压(4.6 V)下比其他两种材料的电化学循环性能更稳定, 其第二周的放电比容量为176.2 mAh·g^-1, 循环100周后容量几乎没衰减; 高温(55 °C)下充放电循环100周, 其放电比容量平均每周仅衰减0.20%, 远小于其他两种正极材料(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂平均每周衰减0.54%; Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.95Zn_0.05O₂平均每周衰减0.38%). Li(Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)_0.98Zn_0.02O₂正极材料以3C充放电时其放电比容量可达142 mAh·g^-1, 高于其他两种正极材料. 电化学稳定性的提高归因于Zn掺杂后减小了电极的极化和阻抗, 增大了锂离子扩散系数.     

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.     

共沉积铝镍氢氧化物的结构及电化学特性

为了改善Ni(OH)2的电化学性质,提高锌镍电池的充放电性能,用化学共沉淀法合成了混合铝镍氢氧化物Ni/Al(OH)x.用XRD和FTIR表征了Ni/Al(OH)x样品的晶体结构及IR光谱特征;测试了用Ni/Al(OH)x为正极活性物质的Zn/Ni实验电池的充放电性能.研究结果表明:所合成的Ni/Al(OH)x具有α-Ni(OH)2的晶体结构;Ni/Al(OH)x活性物质在充放电过程中主要为γ/α循环,以Ni/Al(OH)x作为正极活性物质的Zn/Ni试验电池具有优良的循环性能,其最高放电比容量为379mA·h/g.     

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。     

合成温度对全梯度正极材料LiNi0.7Co0.15O2的结构和电化学性能影响

通过控制结晶法和浓度梯度进料的方式制备了Ni、Co和Mn三元素组分含量呈全梯度分布的类球形Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15（OH）₂前驱体,与LiOH·H₂O均匀混合并焙烧后获得LiNi_0.7Co_0.15O₂正极材料,系统研究了不同焙烧温度对材料Ni、Co和Mn三元素扩散情况、晶体结构及电化学性能的影响规律。通过能谱仪（EDXS）分析不同焙烧温度下材料颗粒中Ni、Co、Mn三元素的扩散程度。研究结果表明,在800℃下焙烧得到的正极材料梯度分布特征明显且电化学性能最佳,首次放电比容量为186.1 mAh·g^-1（2.8~4.3 V,0.2C）,2C大倍率充放电条件下循环200次后容量保持率为90.1%。这种材料兼具高比容量及良好的循环稳定性,可以用作下一代高能量密度锂离子电池正极材料。     

Voltammetric detection of organohalides by redox catalysis: improved sensitivity by immobilisation within a cubic phase liquid crystal

Two combined strategies are reported for improving the sensitivity of organohalide detection by redox catalysis. These are, improvement of the second order rate constant (k) for catalytic reduction of the organohalide, and improvement of the rate of substrate diffusion. Values of k are calculated for both alkyl and aryl halides, from slow scan rate cyclic voltammograms in homogeneous solution. It is shown that a Zn(ii) porphyrin exhibits higher catalytic rates than the previously used Co(ii) porphyrin or Co(i) salen. Amperometric and rotating disk electrode studies of electropolymerised films of the Zn(ii) porphyrin, reveal that at optimum thickness, mediator-substrate reaction and substrate diffusion are the rate limiting steps. Hence, immobilisation of the Zn(ii) porphyrin within the more open structure of a cubic phase liquid crystal produces an increase in sensitivity of approx. 10 times, and lowers the limit of detection by one order of magnitude. The optimised sensor responds linearly to seven organohalides in the range 0.1 microM to 1.0 microM with a sensitivity of 6.95 A M(-1) cm(-2). Chronoamperometric experiments with a microdisk electrode show that the rate of charge transport in the cubic phase films (apparent diffusion coefficient, D(E)= 5.65 x 10(-10)+/- 0.11 x 10(-10) cm(2) s(-1)) is faster than in the electropolymerised films (D(E)= 3.64 x 10(-11)+/- 0.02 x 10(-11) cm(2) s(-1)). The variation of D(E) with the concentration of Zn(ii) in the cubic phase suggests that diffusion of charge is predominantly by electron self-exchange, rather than by physical movement.     

表面覆CoOOH的球形Ni(OH)2的制备及快充性能

应用化学沉淀-电化学氧化法,于球形N i(OH)2颗粒表面生成CoOOH包覆层,研究包覆处理对AA型高容MH/N i电池快充性能的影响,并由红外光谱和扫描电镜表征覆钴样品.结果表明,以包覆CoOOH的N i(OH)2作正极活性材料装配的电池较之于正极单一添加CoO的电池,其内阻降低了约3.4 mΩ,该电池快充时充电电压平台较低且在充电末期电池温度不超过55℃,首次放电效率达90.6%,快充循环寿命达300周次.     

A novel MEA architecture for improving the performance of a DMFC

Direct methanol fuel cell (DMFC) consisting of a double-catalytic layered membrane electrode assembly (MEA) provide higher performance than that with the traditional MEA. This novel structured MEA includes a hydrophilic inner catalyst layer and a traditional electrode with an outer catalyst layer, which was made using both catalyst coated membrane (CCM) and gas diffusion electrode (GDE) methods. The inner catalyst was PtRu black on anode and Pt black on cathode. The outer catalyst was carbon supported Pt–Ru/Pt on anode and cathode, respectively. Thus in the double-catalytic layered electrodes three gradients were formed: catalyst concentration gradient, hydrophilicity gradient and porosity gradient, resulting in good mass transfer, proton and electron conducting and low methanol crossover. The peak density of DMFC with such MEA was 19 mW cm⁻², operated at 2 M CH₃OH, 2 atm oxygen at room temperature, which was much higher than DMFC with traditional MEA.