原料配比对水热法合成纳米MnO2晶型及电化学性能的影响

本文采用水热法,通过调节高锰酸钾(KMnO4)和硫酸锰(MnSO4)原料配比控制MnO2的晶体结构和形貌.当KMno4与MnSO4物质的量比为6∶1时,制备出由纳米片构成的球形δ-MnO2,形似海胆,直径约为0.5-1μm;当两者物质的量比2∶3时,所得α-MnO2纳米线粗细均匀,直径约为30 ～50 nm,长度为1 μm;当两者物质的量比减小到1∶3时,则合成出直径约为50 ～ 100 nm,长度为2～4 μm的短棒状β-MnO2.采用循环伏安法和恒电流充放电法对上述电极材料进行电化学性能研究,结果表明海胆状δ-MnO2具有优良的超电容性能,1 A/g充放电时,其放电比电容为162 F/g,远高于α-MnO2(62F/g)纳米线和棒状β-MnO2(8 F/g)的比电容.     

氧化还原法制备氧化锰超级电容器电极材料

以高锰酸钾(KMnO4)和聚乙烯吡络烷酮(PVP)为原料,采用氧化还原法制备介孔氧化锰.研究发现,产物的晶型和微观结构受KMnO4溶液浓度的影响.当KMnO4溶液浓度从0.1 mol·L-1增加到0.3 mol·L-1,产物从比表面积13.6 m2·g-1的晶态Mn3O4转变成比表面积约60 m2·g-1的非晶态MnO2.电化学测试表明:非晶MnO2具有最佳电化学性能,在2 mol·L-1 KOH溶液中,1 A·g-1的电流密度下的比电容可达442 F·g-1,5 A·g-1的电流密度下循环1100次后比电容保有率为72.6;.     

星状VO2纳米结构的制备及电化学性能研究

以草酸和五氧化二矾为原料,通过水热法制备出电化学性能优异的星状VO2纳米材料.应用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)等设备分别对样品的物相、元素组成及价态和形貌进行表征.电化学结果显示,星状VO2纳米结构在0.2 A· g-1的电流密度下,其比电容高达574.75 F· g-1,且能量密度为51.09 Wh· kg-1.经过4250次循环充放电后,星状VO2比电容仍保持90.2;,表现出极高的电容性能.     

镍硫化物/碳纳米管复合材料的制备及电化学性能研究

采用溶剂热法以NiC12·6H2O为镍源,乙醇为溶剂制备Ni/CNTs前驱体,在水热反应条件下,用Na2S2O3·5H2O对Ni/CNTs前驱体进行硫化,得到NS/CNTs复合材料.对其电化学性能进行测试,NS/CNTs复合材料在1A·g-1电流密度下的比电容可达533.33 F·g-1,经1000次循环充放电后,比电容保持率为42.50;.相较于NS纳米片(146.67 F·g-1和27.27;),NS/CNTs复合材料的电化学性能得到了显著提升,表明CNTs的加入能明显改善镍硫化物的电化学性能.     

三维还原氧化石墨烯的制备及超级电容性能

以氧化石墨凝胶制备的氧化石墨烯溶胶为前驱体,一步水热法制备三维还原氧化石墨烯,采用XRD、Raman、XPS、SEM和TEM对其结构和形貌进行表征;将其作为超级电容器的电极材料时,采用直接压片法制备工作电极,在三电极体系中测试了材料的超级电容性能.结果表明:经一步水热法对氧化石墨烯溶胶进行还原处理,可去除结构中大部分的含氧官能团,所得三维还原氧化石墨烯呈多孔网状结构,层数为3～7层;比电容在0.5A·g-1的电流密度下可达294 F·g-1,且在1A·g-1电流密度下循环1000次后仍高达247 F·g-1,保持率为88.85;;欧姆电阻Rs约为0.52 Ω,界面电阻Rc约为1.53 Ω.相对于热还原法和化学还原法所制备的石墨烯材料具有更好的超级电容性能.     

高锰酸钾对石墨烯及石墨烯-CaTi2O4(OH)2复合材料电化学性能的影响

由于CaTi2O4(OH)2导电性较差,为进一步提升CaTi2O4(OH)2电化学性能,将具有优异导电性的石墨烯材料与之复合.采用C为原料,H2 SO4为插层剂,KMnO4为氧化剂还原制得石墨烯,将两者复合制备石墨烯-CaTi2 O4(OH)2复合材料.研究高锰酸钾用量对石墨烯-CaTi2O4(OH)2复合材料电化学性能的影响.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的显微结构、形貌进行检测分析,采用恒电流充放电(CP)和循环伏安(CV)等技术测试其电化学性能.实验结果表明:当高锰酸钾用量5 g时,可以制备出氧化、还原程度良好,电化学性能优异的石墨烯,与CaTi2O4(OH)2复合制得样品电极,其电化学性能最优,在5 A/g的工作电流密度下,样品比电容高达394.2 F·g-1是纯CaTi2O4(OH)2电容值(162 F·g-1)的2.43倍.     

NiTe电极材料的制备及其在超级电容器中的应用

采用二氧化碲(TeO2)为碲源,泡沫镍作为镍源及基底,水合肼(N2H4· H2O)为还原剂,利用一步水热法原位生长片状NiTe材料.将制得的NiTe作为超级电容器的电极材料,研究了水热温度对产物的微观形貌及电化学性能的影响规律,结果表明:当水热温度为180 ℃时,所制得的NiTe为均匀的片状结构,在三电极体系下获得的NiTe电极最大的质量比电容为603.6 F· g-1.利用 NiTe和AC 分别作为正极和负极,制备了非对称超级电容器(ASC).NiTe//AC ASC可以将电位窗口扩展到1.6 V,最大的能量密度和功率密度分别为25.8 Wh· kg-1和3994 W· kg-1.ASC显示出良好的循环稳定性,5000次循环之后保持了初始电容的83.3;.     

尿素共沉淀法制备LiNi0.8Co0.2O2正极材料及其电化学性能

采用尿素共沉淀法合成了LiNi0.8Co0.2O2锂离子电池正极材料,研究了烧结温度、锂源摩尔配比对LiNi08Co02O2晶形结构、形貌以及电化学性能的影响.结果表明,尿素共沉淀法合成LiNi0.8Co02O2样品最佳工艺条件是800℃温度条件下烧结10 h、锂过量5;合成的样品具有较好的电化学性能,以0.2C倍率充放电时首次充放电容量分别为206.4 mAh·g-1和191.6 mAh·g-1,循环30次后容量为178.2 mAh·g-1.     

α-Ni(OH)2三维花状纳米结构构建及其电化学性能研究

通过水热合成实现三维花状纳米结构α-Ni(OH)2和正多面体结构Ni(HCO3)2的制备,研究其特殊形貌对电极材料充放电性能的影响.结果表明:三维花状纳米结构的电极材料比电容较高,电流密度为2.0A·g-1时,比电容最高为1212.12 F·g-1,电流密度为1.0A·g-1时循环10000次后的容量保持率为76;.由于α-Ni(OH)2三维花状结构中较薄的纳米片厚度,极大的增加了活性物质与电解液的接触面积,为电解液中离子顺畅进出材料内部提供了便利,使得赝电容反应更加充分,有利于电化学性能的迅速提升.     

Cu3V2O7(OH)2·2H2O纳米线的制备及光吸收性能

以CuSO4·5H2O和 NH4VO3为原料,采用水热法制备了Cu3V2O7(OH)2·2H2O纳米线.采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对样品的组成和表面形貌进行了表征,结果显示:Cu3V2O7(OH)2·2H2O纳米线直径约80 nm,长度达到几个微米.对纳米线形成机理研究表明:该纳米线的形成主要取决于反应温度和反应体系pH值等因素.紫外-可见光吸收测试显示Cu3V2O7(OH)2·2H2O纳米线具有较宽的紫外-可见光吸收范围,计算其带隙宽度为1.94 eV.     

水/乙醇摩尔比对CaTi2O4(OH)2纳米片状结构及电化学性能的影响

利用一步溶剂热法制备了CaTi2O4(OH)2片状结构.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜测试样品的晶体结构和形貌,采用CHI660E电化学工作站对样品进行电化学性能分析,研究水/乙醇摩尔比对CaTi2O4(OH)2样品的物相、形貌及电化学性能的影响.实验结果表明:随着水/乙醇摩尔比增加,样品的比电容先增加后减小,当水/乙醇摩尔比为50/10时,当水/乙醇摩尔比为50/10时,样品在10 mA/cm2电流密度下比电容达到最优值268.8 F·g-1.     

焙烧温度对Li[Mn1/3Ni1/3CO1/3]O2结构及电化学性能影响

采用碳酸盐共沉淀法制备了Li[Mn1/3Ni1/3Co1/3]O2,研究了前驱体的焙烧温度对材料结构和电化学性能的影响.XRD测试结果表明,800℃下焙烧得到的样品具有较好的层状结构和较低的阳离子混排程度.SEM测试表明合成材料具有球状形貌,平均粒径可达5μm,组成它的一次颗粒粒径平均为200nm.在2.8～4.3V(vs.Li/Li+)0.2C条件下进行充放电测试,800℃下合成的样品的首次放电比容量最高(159.06mAh·g-1),容量损失最小,循环50次后能保持初始放电比容量的95.7;.EIS分析结果表明,800℃焙烧的样品的电化学活性最好.     

Co掺杂对富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2电化学性能的影响

本文以醋酸盐为原料,采用溶胶凝胶法制备富锂锰基固溶体正极材料Li1.2Ni0.2Mn0.6O2.研究Co掺杂后对Li1.2 Ni0.2-x/2Mn0.6-x/2 CoxO2(x=0,0.01,0.02,0.05)材料结构以及电化学性能的影响.XRD和SEM测试表明:Co掺杂后样品结构未发生改变,均属于富锂锰基正极材料.电化学测试表明:Co掺杂能改善材料的倍率性能,提高材料的放电比容量.其中,x=0.02的材料Li1.2Ni0.19Mn0.59Co0.02O2具有最优异的电化学性能,0.05 C下的首次放电比容量由未掺杂的的217 mAh·g-1提升至332.6 mAh·g-1;0.1 C下经40次循环后放电比容量为171.6 mAh·g-1,保持率为85.5;.     

溶剂热合成Co(OH)2/活性炭复合电极材料及其电化学性能研究

以Co(NO3)2·6H2O,CO(NH2)2和活性炭(AC)为原料,利用溶剂热法合成了Co(OH) 2/AC复合电极材料.X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和热重分析显示,产物是约为2 μm无定形的Co(OH)2薄片状粒子与AC颗粒复合.电化学测试表明,在6 mol/L KOH电解液中电流密度为1A·g-1时,电极材料的比电容达301F·g-1,倍率特性良好(164 F·g-1,20 A·g-1);比电容值比AC和Co(OH)2分别提高了89;和35;.复合材料电化学性能提升源自于高导电性活性炭和高赝电容比容量Co(OH)2间的协同作用.     

纳米NiCo2O4的两种制备方法比较及其甲醇电氧化性能研究

分别以微乳液法和共沉淀法制备了NiCo2O4纳米棒和纳米片.对比研究了两种方法制备的NiCo2O4纳米材料的物相、形貌、孔道结构及其催化甲醇氧化的性能.结果表明:350℃煅烧5h后,两种方法均能制备出NiCo2O4纳米材料,但共沉淀法制备的纳米片结晶度低于微乳液法制备的NiCo2O4纳米棒.通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和氮气吸脱附测试发现,NiCo2O4纳米棒具有介孔结构,比表面积为116.8 m2·g-1,而NiCo2O4纳米片是六方片状结构,比表面积为36.1 m2·g-1.电化学结果显示,电压为0.6V,扫描速率为50 mV·s-1时,纳米片的电流密度为47.8 mA·cm-2,纳米棒为31.9 mA·cm-2.在0.5V扫描3000 s后,纳米片仍能保持70;的初始电流密度,纳米棒为51;.共沉淀法制备的NiCo2O4纳米片比微乳液法制备的纳米棒具有更好的催化甲醇氧化活性、稳定性.这可能是由于NiCo2O4纳米片的特殊的片层形貌及其一定的无序度导致的.     

Co掺杂改性CaTi2O4(OH)2纳米片的溶剂热制备及电化学性能

利用无水氯化钙-钛酸四正丁酯-无水乙醇体系,通过掺杂Co元素,用溶剂热法制备了CaTi2O4(OH)2片状结构.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的显微结构进行检测分析,并利用CHI660E电化学工作站测试掺杂样品电化学性能,研究掺入Co元素对CaTi2O4 (OH)2样品的物相结构、微观形貌以及其电化学性能的影响.实验结果表明:随着钴离子掺入量增加样品的比电容先增加后减小,当Co掺杂量为2;样品的电化学性能最优,且在10 mA/cm2的工作电流密度下,其比电容为496.3 F·g-1.     

二氧化钒/泡沫镍一体化电极材料的制备及其电化学特性研究

采用五氧化二钒,草酸和泡沫镍作为原料,经一步水热反应法,成功制备出二氧化钒/泡沫镍一体化电极。X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)用来表征二氧化钒/泡沫镍电极材料的物相和形貌。结果显示,当草酸浓度为0.1 mol·L~(-1)时,制备的二氧化钒具有纳米片状结构,其厚度为80~140 nm。电化学结果显示,二氧化钒/泡沫镍一体化电极材料,其比电容高达3.99 F·cm~(-2)(在电流密度为1 m A·cm~(-2)),这是由于生长在泡沫镍上片状二氧化钒具有高的比表面积。经过2000次的循环后,二氧化钒/泡沫镍电极的比电容仅损失9.95%,显示很好的循环稳定性。     

氮掺杂酸角衍生多孔碳的制备及电容性能研究

随着化石燃料的加速消耗和能源危机的日益加剧,作为新型储能元件的超级电容器引起了研究人员极大的关注.本文通过水热法制备了生物质衍生多孔碳,并对该材料的微观结构和元素组成进行分析,研究了其作为超级电容器电极材料的电化学性能.结果表明,经过掺氮处理的酸角衍生多孔碳材料其比电容从166 F·g-1提高到了232 F·g-1,说明掺杂能有效提高生物质衍生多孔碳材料的电容性能.     

常压水解-离子交换法制备TiO2负极材料及其电化学性能研究

使用Na盐和K盐通过常压水解-离子交换法合成了"海藻球"状锐钛矿型TiO2.材料表面包裹着超细的纳米TiO2晶须,交错形成三维、相互连接的纳米孔锐钛矿结构.用X射线衍射和扫描电镜对其晶体结构和形貌进行了表征,并对其进行储锂电化学性能测试.材料表现出优异的电化学性能,在100 mA·g-1的电流密度下,首次放电比容量达347 mAh·g-1和242 mAh·g-1,Na盐法制备的TiO2具有较好的倍率性能,在2000 mA·g-1的电流密度下,首次放电比容量分别达168 mAh·g-1,且循环性能良好,循环20圈后仍然保持在153 mAh·g-1.     

含氮多孔碳的制备及其电化学性能研究

以新颖的聚苯并噁嗪为前躯体制备得到含氮多孔碳.采用SEM、XRD、Raman、XPS、BET等测试方法对样品的形貌和结构进行表征并研究其电化学性能.结果表明,800℃下反应得到的含氮多孔碳(PC2-800)石墨化程度最高,其氮官能团主要为吡啶氮和吡咯氮,氧官能团主要为酚羟基和羧基.PC2-800属于微孔材料,比表面积达938.3344 m2·g-1.所有样品均表现出良好的电容特性,活化温度为800℃时比电容最大,1A·g-1下为236.3 F·g-1,这与其大的比表面积,高的石墨化程度,高含量的氮氧官能团密切相关.