Co_3O_4超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究

使用简单的化学沉积法制备出直接生长在泡沫镍上的前驱体Co(OH)2,之后经程序升温得到Co_3O_4超级电容器电极材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外吸收光谱和拉曼光谱对制备的电极材料进行了表征,并进行了电化学性能测试.结果表明,生成了前驱体Co(OH)2和Co_3O_4超级电容器电极材料,形貌为由纳米片组成的网状结构.该形貌结构易于电解质渗透和电荷转移,减小了电荷转移电阻,与前驱体Co(OH)2相比,Co_3O_4的电化学性能得到显著提高.在三电极体系下,电流密度为0.75 A/g时,Co_3O_4的比电容达到820.62 F/g,且循环稳定性较好,经过1 000次充放电循环后,比电容仍为初始比电容的95.6%.     

MoS_2/PANI复合材料的乳液法制备及超级电容性能

采用水热法制备了MoS_2,并用乳液法进一步将聚苯胺(PANI)与MoS_2复合,得到具有纤维网状结构的MoS_2/PANI复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)和电化学测试等研究了材料的形貌、结构和超级电容性能。结果表明,MoS_2/PANI既保持了PANI纳米纤维的基本形貌,又能使MoS_2较好地分散在PANI中形成网状结构。恒流充放电结果显示,MoS_2/PANI在0.2 A·g~(-1)电流密度下的比容量高达411 F·g~(-1),远高于纯PANI;Mo S2/PANI在1 A·g~(-1)电流密度下循环300次后比容量保持率为91.7%,表现出了良好的循环稳定性。MoS_2/PANI优异的超级电容性可归因于二者的相互协同作用。     

静电纺丝法制备多孔碳纳米纤维

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为原料,通过静电纺丝法结合三步热处理工艺成功制备出多孔碳纳米纤维.采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和比表面分析仪等测试方法系统地分析了PVP/PMMA不同质量比对多孔碳纳米纤维的形貌和电化学性能的影响.实验测试结果表明当PVP与PMMA质量比为3∶2时,得到的多孔碳纳米纤维的比表面积最大,可达到545.4m2·g-1,并且具有最好的电化学性能;在0.1C充放电速率下50次循环之后样品的放电比容量约为220mAh·g-1.所有由PVP/PMMA混合原料制备的多孔碳纳米纤维的比容量均高于由PVP原料制备的碳纳米纤维,并具有较好的循环性能.     

磁性纳米粒子负载没食子酸去除制革废水中的Cr~(3+)

针对制革废水中的三价铬污染问题,以没食子酸(GA)作为负载物,采用一步法合成了Fe_3O_4@GA纳米粒子,并考察了该纳米粒子对三价铬的吸附特性。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积分析仪(BET)、X-射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TGA)、振动样品磁强计(VSM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对纳米材料的微观特性进行了表征。结果表明,GA能够有效负载到Fe_3O_4纳米粒子上,负载量为4.9%(质量分数),修饰过程不会改变Fe_3O_4纳米粒子的晶相结构。负载后的Fe_3O_4@GA的比表面积为83.52 m~2·g~(-1),粒径为10~15 nm,饱和磁强度为51.12 emu·g-1,有很好的分离特性。吸附实验表明,Cr~(3+)的去除率随pH值和吸附剂投加量的增大而增高。吸附动力学符合拟二级模型,最大吸附容量为12.19 mg·g~(-1),吸附等温模型符合Freundlich模型。Fe_3O_4@GA可以有效去除制革废水中的Cr~(3+)。     

一步溶剂热法合成硼掺杂石墨烯及其在锂离子电池上的应用

以氧化石墨烯、硼烷四氢呋喃为原料,通过简单的一步溶剂热法合成了硼掺杂石墨烯(B-rGO)材料.采用冷场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪、X射线能谱仪、恒流充放电测试和电化学阻抗测试对B-rGO材料进行表征.结果表明,多孔结构和硼原子掺杂的协同效应使B-rGO材料展现出优异的锂电性能.在0. 2 A·g~(-1)的电流密度下,经过100次循环充放电,其可逆容量高达400 m A·h·g~(-1).即便在电流密度高达2 A·g~(-1),仍能保持200 m A·h·g~(-1)的可逆容量,展现出杰出的倍率性能.     

NiCo2O4复合中空纳米碳纤维的合成及其析氧性质的研究

通过静电纺丝和溶剂热的方法合成了一维NiCo_2O_4复合中空纳米纤维,利用扫描电子显微镜,X射线衍射,利用电化学工作站进行析氧,电容性质的分析,对一维NiCo_2O_4复合中空碳纳米纤维的形貌,结构,性质进行了测试与表征.结果显示,合成的一维NiCo_2O_4复合中空纳米碳纤维与使用同样比例溶剂和合成温度的刺球状的NiCo_2O_4颗粒具有更好的析氧性质,循环稳定性和更好的电容性质以及更大的活性表面积.而且经过多次循环之后,一维NiCo_2O_4复合中空纳米碳纤维的电催化活性并没有明显的减弱,说明这种以多孔碳纤维为基底通过水热的方法合成出来的复合材料具有一定的实际应用价值.     

泡沫Ni负载FeCo_2O_4纳米阵列电极的制备及其超级电容性能

采用简单的水热法在泡沫镍基质上直接制备FeCo_2O_4纳米阵列材料,并通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及热重分析(TGA)等手段对制备材料的形貌、结构、元素组成分布及其热稳定性能进行表征.实验结果表明,制备的FeCo_2O_4具有由纳米片层构成的纳米花阵列结构.在三电极体系及2mol/L H_2SO_4电解质中,该电极材料的比容量达1 190.47 mF·cm~(-2),当电流密度为从1 mA·cm~(-2)增加到50 mA·cm~(-2)时,其倍率性保持61.09%,在30 mA·cm~(-2)电流密度下充放电循环2 000次后其比容量保留率达到111.76%.     

纤维状纳米MnO2的制备及电容特性研究

电极材料和电解液是超级电容器的两个关键因素.通过液相反应制备了纤维状纳米MnO2,X射线衍射分析表明产物是α-MnO2和γ-MnO2组成的混合晶相.利用循环伏安和恒流充放电测试其电化学性能,在0.15V～O.75V(SCE)工作电压范围内考察了在MgSO4、MnSO4、(NH4)2SO4、Na2SO4溶液中的电容性能,结果表明该电极材料在(NH4)2SO4溶液中电容性能优越,说明(NH4)2SO4溶液为纤维状纳米MnO2电极较适合电解液.讨论了(NH4)2SO4浓度对电极材料电容性能的影响,该电极材料在浓度为1mol·L-1的(NH4)2SO4中具有优异的电容性能;工作电流密度为3mA·cm-2的恒流充放测试中,其比容量可达142.2 F·g-1.     

高比电容Mn_2O_3/CRF电极材料的制备及性能研究

采用冷冻干燥有机气凝胶法制备碳气凝胶,利用沉积法在其表面负载Mn_2O_3制备Mn_2O_3/CRF复合材料,并通过调节沉积时间制得4种不同的Mn2O3/CRF复合材料,并考察了4种复合材料的电化学性能差异.结果表明,沉积时间为10 min的Mn_2O_3/CRF复合材料的比电容最大,且循环伏安曲线矩形的宽度最大,CV曲线覆盖面积最大,比电容高达375 F/g,表现出良好的电化学电容特性.     

磷钨酸电极材料的超级电容器性能研究

多金属氧酸盐由于具有快速可逆的多电子氧化还原反应特点,已成为备受瞩目的新一代超级电容器电极材料.但多金属氧酸盐易溶于水以及众多溶剂的缺点导致其循环稳定性能差、电容值偏低,制约了该电极材料的实际应用.将典型的多金属氧酸盐——磷钨酸盐通过四丁基溴化铵进行处理后,得到不溶于水的磷钨酸盐四丁基溴化铵电荷转移配合物.在三电极系统中测试其超级电容器性能,在5 A·g~(-1)电流密度下的电容值是64.1 F·g~(-1),在电流密度为15 A·g~(-1)时循环充电/放电15000次以后的电容保持率高达97%.磷钨酸盐四丁基溴化铵电荷转移配合物的循环稳定性能优于多数赝电容器电极材料,为磷钨酸盐在超级电容器电极材料方面的应用提供了一定的基础.     

PbO_2+WO_3·H_2O复合电极材料在混合超级电容器中的赝电容性能研究

为提高混合超级电容器正极Pb O2的赝电容性能,采用温和水相沉淀法制备了纳米WO3·H2O粒子,通过复合共沉积法将WO3·H2O嵌入Pb O2镀层中,制备了Pb O2+WO3·H2O复合电极材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对复合电极材料的组成、结构和形貌进行了表征。通过循环伏安扫描(CV)和充放电等电化学测试,对复合电极材料在超级电容器中的赝电容性能进行了研究。结果表明,该复合电极材料由β-Pb O2和WO3·H2O组成;随着WO3·H2O含量的增加,复合材料的比表面积和孔隙率随之增加;其比电容值可达到320 F·g-1,表现出了良好的赝电容性能。     

NiCoP/石墨烯复合材料的构筑及其电容特性

采用简单的水热-磷化热解法合成高性能的NiCoP/石墨烯(GS)复合电极材料.采用X射线衍射、拉曼光谱和透射电镜对材料的结构进行表征.利用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)对材料的电容性能进行测试.结果表明,粒径为10～20 nm的NiCoP纳米粒子均匀地负载在石墨烯上.当其作为电极材料应用于超级电容器中时,展示出良好的电化学性能,在1 A/g时,其比电容为896 F/g.5 000次循环后,其比电容保持率为87.9%.     

双金属氧化物Bi_(3.43)Co_(0.57)O_(5.9)电极材料的制备及其电化学性能研究

利用水热法制备了铋-钴双金属氧化物(Bi_(3.43)Co_(0.57)O_(5.9))电极材料并用于超级电容器的构建,通过X-射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)、恒电流充放电法(GCD)以及交流阻抗法(EIS)等手段对材料进行物理及电化学性能测试。结果表明:合成的Bi_(3.43)Co_(0.57)O_(5.9)作为超级电容器的电极材料具有很好的电化学性能。当电流密度在1 A/g时,Bi_(3.43)Co_(0.57)O_(5.9)电极材料的比电容为890.6 F/g;当电流密度增加至5 A/g时,比电容仍保持在705.3 F/g。10 A/g电流密度下,2 000次恒电流充放电循环后,比电容保持率高达92.3%,表明该材料具有出色的循环稳定性。     

铁酸盐纳米材料的制备及其对重金属离子吸附性能的研究

采用水热法合成NiFe_2O_4,红外光谱和X射线衍射对NiFe_2O_4结构进行表征.制备的Ni Fe_2O_4对水中5种重金属离子进行固相萃取,并联合电感耦合等离子体质谱仪测定,考察了氨基硫脲用量、水热合成温度、溶液pH值和吸附时间等实验参数对吸附效率的影响.结果表明,NiFe_2O_4对Cu~(2+),Sb~(3+),As~(3+),Sn~(2+),Bi~(3+)均可达到90%以上的提取率,饱和吸附量分别为13.18,12.48,12.31,10.10,11.78 mg/g.洗脱率分别为95.00%,89.49%,95.79%,93.26%,95.15%.     

电沉积液中不同镍锌比对超级电容器正极材料Ni(OH)2电容性能的影响

采用电化学共沉积技术在泡沫镍基体上直接制备掺杂Zn的Ni(OH)2电极,研究了乙醇-水体系下不同镍锌比电沉积溶液制备的电极材料的电容特性。通过XRD、SEM、EDS等测试方法对制备的电极材料进行微结构表征,并用恒流充放电、循环伏安法系统地考察其电化学性能。结果表明:所制备的电极材料为掺杂Zn的α-Ni(OH)2。当镍锌比为1∶0.0075时,循环伏安测试(扫描速率是1mV.s-1)α-Ni(OH)2电极的比电容达1906.09F.g-1。经100次恒流充放电循环后比电容衰减仅0.09%,说明电极材料具有良好的稳定性。在7.5mA.cm-2电流密度下,比电容达313.88F.g-1。     

金属骨架有机多孔碳的制备及其在锂空气电池中的应用

以苯二甲酸-锌配位化合物(MOF-5)为原料合成金属骨架有机多孔碳MOF-PC,并首次应用于锂空气电池.采用XRD、SEM、TEM、氮气脱吸附和恒流充放电测试研究了MOF-PC的物理及电化学性能.结果表明,样品MOF-PC为无定型碳,比表面积为654m2·g-1.以MOF-PC为空气电极的锂空气电池在0.1mA·cm-2电流密度下放电比容量高达3 183mAh·g-1,比传统碳材料(Super P)在相同电流密度下的容量高90%.     

超声辅助Stber法制备单分散SiO_2/Fe_3O_4复合磁性微球

以超顺磁Fe_3O_4纳米团簇为磁核,在传统Stber法的基础上引入超声辅助制备具有核-壳结构的单分散SiO_2/Fe_3O_4复合磁性微球,并使用XRD、TEM、VSM等测试方法,着重研究了超声功率对SiO_2/Fe_3O_4复合磁性微球分散性、形貌、结构、磁性能的影响。研究结果表明:引入超声可极大改善磁性微球的分散性,随着超声功率的增加,复合微球团聚逐渐变少、SiO_2包覆层变薄、空白球减少,但功率过大时,无核-壳结构的SiO_2/Fe_3O_4微球出现;当超声功率为20%P时,SiO_2/Fe_3O_4复合磁性微球各项性能(分散性、磁性能)最优。     

TiO_2/S复合材料在锂硫电池中的应用

将多孔TiO_2微纳米球与单质硫热处理得到含硫60%(质量分数)的TiO_2/S复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析仪(BET)对复合材料进行结构、形貌和孔径分析,并通过电池充放电测试系统和阻抗分析仪测试样品的电化学性能.实验结果表明:在1.0~3.0V电压范围内,以0.2C、1.0C电流密度对电池进行充放电性能测试,首次放电比容量分别为718.6 mAh/g和577.7mAh/g,100次循环后对应的放电比容量分别为452.4mAh/g和426.7mAh/g,容量保持率分别为62.9%和73.8%.     

网状Co_3O_4电极材料的合成及其电化学性能研究

本研究以尺寸约为2μm的silicalite-1型沸石分子筛为模板,以Co(NO_3)_2·6H_2O为Co源,经过浸渍和焙烧处理,得到silicalite-1@Co_3O_4复合材料。将复合材料用10%HF浸泡脱模,得到一种具有网状结构的Co_3O_4,并通过扫描电镜表征产物形貌,电化学工作站测试电化学性能。     

磁性氧化石墨烯对水中Pb~(2+)吸附性能的研究

以氧化石墨烯为载体,以Fe~(3+)和Fe~(2+)发生化学共沉淀形成的具有磁性的铁氧化物纳米粒子为磁性源,采用化学方法制备了Fe_3O_4/GO二元复合材料,并利用TEM、XRD、FTIR等手段对Fe_3O_4/GO二元复合材料进行了物理表征,结果表明成功合成了磁性氧化石墨烯。研究了此二元复合材料的吸附动力学、吸附等温线及初始pH值对吸附的影响,考察了Fe_3O_4/GO对水中Pb~(2+)的去除效果。结果表明,pH在7.0时复合材料的吸附效果最好,吸附时间在210 min左右时达到吸附平衡,最大吸附量为135.7 mg·g~(-1)。