配位聚合物[Ni(OH)(HPDC)(H_2O)]_n的合成、晶体结构与质子传导研究

选用H2PDC(3.5-吡唑二羧酸)配体利用水热合成法制备了以Ni(Ⅱ)为中心离子的过渡金属配位聚合物[Ni(OH)(HPDC)(H2O)]n(1).该配合物为一维链结构,而且链与链间通过氢键连接形成二维结构.对化合物1进行了元素分析、热重分析以及质子传导性质的研究.配合物在95%相对湿度下的最高质子传导率为1.44×10-3S/cm.     

片状多孔六边形四氧化三钴的制备表征与电容性能研究

利用水相合成和煅烧法制备了一种具有六边形结构的片状多孔四氧化三钴(Co_3O_4)材料,通过扫描电镜、X射线衍射仪和比表面-孔径分布分析仪分别表征了其形貌、晶相和比表面及孔径分布情况。采用循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗法考察了该Co_3O_4修饰玻碳电极(Nafion/Co_3O_4/GCE)的电化学性质。结果表明,在2.0 mol·L-1KOH溶液中,电位窗口为-0.4～0.4 V(vs. Hg/HgO)的范围内,该Co_3O_4在1.0 mA·cm~(-2)的电流密度下比容量达39.39 mF·cm~(-2),在5.5 mA·cm~(-2)的电流密度下经过1000次循环后比电容量从初始的25.02 mF·cm~(-2)上升至27.24 mF·cm~(-2),表现出良好的电容特性和稳定性。     

氢氧化镍纳米片的制备及其超级电容性能

以尿素和氯化镍为原料,采用水热法制备了泡沫镍载Ni(OH)2纳米片电极,利用扫描电镜(SEM)观测了纳米片的形貌,利用X-射线衍射(XRD)分析了纳米片的结构,通过循环伏安和恒流充放电测试了电极的超级电容性能.检测结果表明:所制备的Ni(OH)2纳米片先构成一种交错连接的线状结构,再以线的形式均匀而密集地覆盖在泡沫镍的骨架上.这种特殊结构使得该纳米片电极表现出良好的电容性能,在电流密度为10mA/cm2的情况下,其面积比电容为255mF/cm2.     

Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料的制备及在超级电容器上的应用

采用水热法合成Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对复合材料物相及形貌进行表征.将所得的复合材料用作超级电容器电极材料,通过循环伏安法、恒电流充放电法以及交流阻抗法对Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料的电化学性能进行评价.同时探讨了Ni(OH)2与VS2的不同质量比对复合材料电化学性能的影响.结果表明:Ni(OH)2与VS2的质量比为5∶1时所制备的Ni(OH)_2-VS_2纳米复合材料具有更优异的电化学性能.在电流密度为1A/g时,比电容最高可达到4021F/g,且在电流密度为5A/g下进行500次充放电测试,电容保持率仍在80%以上.     

纳米多孔Ni的制备及其电催化析氢性能研究

采用快速凝固结合脱合金的方法制备纳米多孔Ni,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对试样进行物相分析和形貌表征,并使用线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)等方法测试纳米多孔Ni电极的电催化析氢性能.结果表明:Ni₅Al₉₅前驱体合金在65 ℃条件下经4 h脱合金化后获得多层次、双连续的纳米多孔Ni.在50 mA·cm^－2电流密度下,25 ℃时析氢过电位为257 mV,双电层电容为4.7 mF·cm^－2,在析氢反应过程中表观活化能为26.06 kJ·mol^－1,电化学脱附是整个反应的控制步骤.经过1 000圈循环伏安耐久实验后,纳米多孔Ni电极在25 ℃下极化曲线基本保持原状,50 mA·cm^－2电流密度下析氢过电位减小6 mV,表现出优良的析氢稳定性.     

一种金属复合氧化物为催化剂的空气电极的研究

以一种金属复合氧化物为催化剂,以活性炭为载体,制备了空气电极.采用三电极体系测试了空气电极的阴极稳态极化曲线和200 mA/cm2电流密度下连续放电曲线.结果表明,在ω(NaOH)=30%的溶液、300 mA/cm2电流密度下,氧还原的过电位仅0.180 V;200 mA/cm2的电流密度下放电,寿命可长达6 000多小时.用此种空气电极作为阴极,可以大幅度提高锌-空气电池和铝-空气电池的电压.     

乙酰胺-尿素-NaBr熔体中Ce3+和Ni2+的电化学行为及其诱导共沉积

在353K的乙酰胺-尿素-NaBr熔体中,Ni(Ⅱ)一步不可逆还原为金属Ni,测得在Pt电极上α为0.27,D0为4.65×10-5cm2.s-1.该条件下Ce(Ⅲ)不能单独还原为Ce,但可以被Ni(Ⅱ)诱导而共沉积.由恒电位电解法得到Ce-Ni合金,Ce的含量随阴极电位的负移,Ce(Ⅲ)/Ni(Ⅱ)摩尔比增大及电解时间延长而增大,最大可达32.76%.     

锂离子电池负极材料Li4 Ti5 O12的制备

以Li2CO3和TiO2为原料,采用固相法合成尖晶石结构Li4Ti5O12.用XRD、SEM对合成的Li4Ti5O12进行了表征.用恒流电池测试仪,对Li4Ti5O12的循环性能进行了测试分析.结果表明:以Li2CO3为原料过量质量分数3%,800 ℃恒温16 h合成的Li4Ti5O12, 在电流密度0.13 mA/cm2时,首次充电容量达到166 mAh/g, 20次循环后容量保持在164 mAh/g,容量保持率为98.8%.     

铁基层状双氢氧化物的制备与析氧性能研究

析氧反应是水分解反应中的一个重要反应,而开发具有低成本高效率的催化剂对于非贵金属催化剂的实际应用至关重要.采用水热法制备了生长在泡沫镍上的三维花瓣状Ni Fe-LDH/NF、Co Fe-LDH/NF纳米片,其层状多孔的泡沫镍为层状双氢氧化物提供了较大的电化学活性表面积和丰富的电化学反应活性位点,而Ni2+与Fe3+之间的协同作用优化了制备的催化剂的电子结构,进一步提高了其析氧反应活性.实验结果表明,在碱性溶液中,Ni Fe-LDH/NF和Co Fe-LDH/NF比其相应的单金属化合物具有更强的电化学活性;在电流密度为20 m A/cm2时,Ni Fe-LDH/NF的过电位仅为180 m V,其Tafel斜率为47. 4 m V/dec,优于大多数非贵金属催化剂; Ni Fe-LDH/NF在电化学耐久性测试中表现出了优异的稳定性和耐久性,在0. 8 V的阶跃电位下持续电解36 000 s,其电流密度为63m A/cm2,且无明显衰减.     

电极活性材料Li4Ti5O12的制备及电化学性能

以LiNO3和TiO2为初始反应物,固相法合成了Li4Ti5O12(M1). X射线衍射实验结果表明,所得粉体为较纯的尖晶石结构的Li4Ti5O12复合氧化物. Li4Ti5O12电极以35 mA·g-1电流密度恒流充放电,首次放电容量达到170 mAh·g-1,接近理论容量,首次充放电效率为92%. 其在大电流密度下充放电性能良好,以175, 350, 875 mA·g-1的电流密度放电,放电容量分别达到了151,140,115 mAh·g-1;与传统方法使用LiOH和TiO2固相合成的Li4Ti5O12(M2)加以比较,3个倍率下的放电容量分别提高了约5%,10%和26%. 循环伏安曲线表明:M1电极电位极化小,可逆性好,电极电化学活性高;M1电极嵌入/脱出锂后交流阻抗测试表明其电化学反应阻抗分别为16和20 Ω.