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氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其电化学性能

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人工晶体学报 2021年第5期50卷 915-919页

作者：张杰衡水学院应用化学系衡水053000

以六水合硝酸镍和氧化石墨烯为原料,多孔泡沫镍为基底,尿素为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂,采用简单的一步水热还原法,制备Ni(OH)_(2)/RGO复合电极材料。对制备得到的Ni(OH)_(2)/RGO电极材料进行形貌结构表征,并通过循环... 详细信息

以六水合硝酸镍和氧化石墨烯为原料,多孔泡沫镍为基底,尿素为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂,采用简单的一步水热还原法,制备Ni(OH)_(2)/RGO复合电极材料。对制备得到的Ni(OH)_(2)/RGO电极材料进行形貌结构表征,并通过循环伏安(CV)和恒电流充放电(GCD)测试研究了材料的电化学性能。通过X射线衍射(XRD)分析确定了Ni(OH)_(2)和Ni(OH)_(2)/RGO的晶型,SEM结果表明,丝绸状还原氧化石墨烯片有效且均匀地分布在Ni(OH)_(2)层的表面,在水热过程中Ni(OH)_(2)片原位生长在泡沫镍上,形成三维多孔多层多样化结构。与纯Ni(OH)_(2)相比,1 A/g下纯Ni(OH)_(2)的比电容为1930 F/g,而Ni(OH)_(2)/RGO比电容高达2508 F/g。这些结果表明Ni(OH)_(2)/RGO是一种很有前途的超级电容器电极候选材料。

关键词：还原氧化石墨烯氢氧化镍电极材料超级电容器协同效应

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氢氧化镍基复合物的制备及其光催化性能研究

氢氧化镍基复合物的制备及其光催化性能研究

作者：邵宝瑞吉林建筑大学

学位级别：硕士

能源危机和环境污染是21世纪人类社会面临的两大挑战。从1972年,二氧化钛在紫外光照射下光催化分解水制备氢气的研究开始,一直是科研工作者关注的焦点。由于半导体光催化剂在温和的条件下表现出将太阳能转变成化学能的优异特性,就广泛... 详细信息

能源危机和环境污染是21世纪人类社会面临的两大挑战。从1972年,二氧化钛在紫外光照射下光催化分解水制备氢气的研究开始,一直是科研工作者关注的焦点。由于半导体光催化剂在温和的条件下表现出将太阳能转变成化学能的优异特性,就广泛用于光解水制氢、CO2还原、碳氢化合物转化、降解水污染物和灭菌消毒等领域。半导体光催化技术也被认为是解决能源危机和环境污染两大世界难题最有潜力的关键技术之一。半导体光催化剂种类繁多,主要有氧化物、硫化物、磷化物、溴化物、氢氧化物等。氢氧化镍具有多种纳米形貌,活性高,比表面积大,且价格低廉等优点,这使其在光催化领域受到广泛专注,但是其较宽的禁带宽度导致其在可见光下活性较差,大大降低了氢氧化镍的实际应用。因此应当设计一种比表面积大、活性位点多、能带宽度小的复合光催化剂,通过促进异质结界面的电荷转移和抑制光生电子空穴对的复合从而提高催化活性,是一项具有十分重要意义的工作。本论文通过简单的化学反应成功的制备了 Ni(OH)2/ZnIn2S4复合光催化剂、Ni(OH)2/N-TiO2复合光催化剂和Ni(OH)2/g-C3N4复合光催化剂,并对获得的光催化剂的光催化性能进行了深入的研究,具体内容如下:1.采用水热法制备得到不同氢氧化镍含量的Ni(OH)2/ZnIn2S4复合光催化剂,研究了不同氢氧化镍含量对光催化产氢的影响,并与两种物质直接混合物进行了比较。在可见光照射下,得到的光催化剂最佳产氢速率达到0.52mL·h-1。采用SEM、TEM、XPS、瞬态光电流、紫外-可见漫反射吸收光谱、荧光光谱、BET等技术对样品进行表征,实验结果揭示了二维(2D)结构和高质量异质结有效促进了有效电荷分离,提高了光催化制氢效率。2.首先用静电纺丝的方法制备得到不同氮掺杂量的二氧化钛复合光催化剂,结果显示四种复合光催化剂中的二氧化钛均属于锐钛矿和金红石混合相,通过调整前驱体尿素的含量,分析出最佳氮含量。再用水热法沉积氢氧化镍,合成四种不同氢氧化镍含量的复合光催化剂,不同氢氧化镍含量对光催化降解确实有不同的影响。在可见光下,对于掺氮二氧化钛复合光催化剂,光催化效果并不理想,但随着氢氧化镍含量的增高,光催化效果增强,在氢氧化镍含量为1wt%时达到峰值,我们认为复合光催化剂通过促进异质结界面的电荷转移和抑制光生电子空穴对的复合,进一步提高了光催化活性。但过多的氢氧化镍造成团簇,抑制了光催化效果。3.采用水热法制备得到不同氢氧化镍含量的Ni(OH)2/g-C3N4复合光催化剂,研究了不同氢氧化镍含量对光催化降解污染物的影响。结果表明,不同氢氧化镍含量对光催化降解确实有不同的影响,在可见光下,纯氮化碳的光催化效果并不理想,但随着氢氧化镍含量的增高,光催化效果增强。这同样是由于异质结界面的电荷转移和抑制光生电子空穴对的复合,提高了催化活性。

关键词：氢氧化镍光催化异质结电荷分离

氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合物的超级电容性能

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功能材料 2015年第5期46卷 5084-5088,5094页

作者：黄振楠寇生中金东东杨杭生张孝彬兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 浙江大学材料科学与工程学系硅材料国家重点实验室杭州310027

采用共沉淀法制备了氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料,并以此为电极研究了其超级电容性能.实验发现,六方氢氧化镍纳米片被成功插入到还原氧化石墨烯的层间,这有效抑制了还原氧化石墨烯和氢氧化镍的团聚,提高了电极的稳定性.当氢氧化镍... 详细信息

采用共沉淀法制备了氢氧化镍/还原氧化石墨烯复合材料,并以此为电极研究了其超级电容性能.实验发现,六方氢氧化镍纳米片被成功插入到还原氧化石墨烯的层间,这有效抑制了还原氧化石墨烯和氢氧化镍的团聚,提高了电极的稳定性.当氢氧化镍和还原氧化石墨烯的质量比为5.5∶1时,显示了最佳的电化学性能：在-0.1-0.37V 的电位窗口,1A/g的电流密度下,比电容高达1036F/g;4A/g的电流密度下快速循环3000次后,仍然保持70%的比电容.

关键词：超级电容器氢氧化镍还原氧化石墨烯

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氢氧化镍正极材料电化学性能研究（英文）

稀有金属材料与工程 2014年第9期43卷 2055-2059页

作者：张文广焦殿辉姚远金刚蒋文全环境保护部核与辐射安全中心北京100082 北京有色金属研究总院北京100088

采用化学共沉积方法制备了5种不同化学成分的氢氧化镍正极材料。用含有Co、Zn、Ca、Mg、Cu或者Mn元素的化合物与硫酸镍混合,在一定的搅拌速率、温度和pH值下使之相互发生反应。XRD衍射分析表明所制备材料的显微结构为β-Ni(OH)2。SEM图... 详细信息

采用化学共沉积方法制备了5种不同化学成分的氢氧化镍正极材料。用含有Co、Zn、Ca、Mg、Cu或者Mn元素的化合物与硫酸镍混合,在一定的搅拌速率、温度和pH值下使之相互发生反应。XRD衍射分析表明所制备材料的显微结构为β-Ni(OH)2。SEM图片显示氢氧化镍为球形颗粒,且颗粒表面略显粗糙。电化学测试结果表明氢氧化镍样品B在不同的充放电倍率和温度下具有优异的性能,25和65℃下、充放电倍率分别为1和3 C时氢氧化镍样品B的放电容量均超过了285 mAh·g-1。实验表明,通过化学共沉积其他元素可以制备性能优异的氢氧化镍正极材料,这将有益于改进镍氢电池的性能。

关键词：氢氧化镍高温高充放电倍率镍氢电池

氢氧化镍基复合材料的电沉积合成及其赝电容性能研究

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氢氧化镍基复合材料的电沉积合成及其赝电容性能研究

作者：邹呈骏江西理工大学

学位级别：硕士

超级电容器作为一种绿色新型储能装置,因其具有功率密度高,长循环使用寿命,充放电快等特点而引起研究者的广泛关注。而在超级电容器中,决定其性能的最重要因素为电极材料,在众多的电极材料中,氢氧化镍因其具有理论比容量高,低成本,绿色... 详细信息

超级电容器作为一种绿色新型储能装置,因其具有功率密度高,长循环使用寿命,充放电快等特点而引起研究者的广泛关注。而在超级电容器中,决定其性能的最重要因素为电极材料,在众多的电极材料中,氢氧化镍因其具有理论比容量高,低成本,绿色环保等优点,被认为是在超级电容器领域一种很有前景的电极材料。但是氢氧化镍属于半导体,其本征电导率只有10 S cm,导电性差从而导致运输电子速率低、反应速率慢;而且在长时间充放电反应过程中容易造成结构坍塌体积变化从而导致稳定性差。为了解决上述问题,氢氧化镍电极材料常采用材料纳米化以及材料复合化两类方法。本文通过操作简单、快速、绿色的电沉积方法制备氢氧化镍基复合材料,通过复合优异的导电性材料(金属Ni、聚苯胺(PANI)、石墨烯)来提升氢氧化镍的赝电容性能。具体研究内容如下:(1)本文通过简单电沉积方法在不同电解质(Na Cl与NaSO)下制备纳米级导电金属Ni/Ni(OH)复合材料。通过控制电解液中阴离子的类型控制Ni/Ni(OH)复合材料的微观结构。结构测试表明Ni/Ni(OH)复合材料呈球形和片状两种形貌,并且表征发现阴离子存在,这是导致复合材料形貌不同的原因。以Na Cl为电解质合成的Ni/Ni(OH)复合材料显示片状交错的多孔蜂窝结构,比表面积更大(87.8 m g),从而表现出更加优异的电化学性能,比电容在1 A g电流密度下达到1295 F g,即使电流密度为10 A g电容仍保持53%,并且经过2000次循环后电容保持率达到68%。而以NaSO为电解质合成的球形Ni/Ni(OH)复合材料比表面积较小(21.7 m g),导致其电化学性能较差,比电容在1 A g电流密度下达到336 F g,并且电流密度为10 A g时电容保持率仅为46%,同时循环2000次后电容保持率仅为58%。(2)为有效改善Ni/Ni(OH)复合材料的电化学性能,本文通过电沉积方法在Ni/Ni(OH)复合材料表面沉积一层导电PANI微米片材料,并研究了不同时间和电压对其形貌与电化学性能的影响。当电压和时间过大时,PANI微米片发生团聚,导致材料电化学性能降低。研究发现,当电压为1.25 V和沉积时间为150 s时,PANI微米片均匀覆盖于Ni/Ni(OH)复合材料表面,并且Ni/Ni(OH)/PANI复合材料比Ni/Ni(OH)复合材料表现出更好的电化学性能。Ni/Ni(OH)/PANI复合材料在1 A g电流密度下的比电容可达1400 F g,并且其倍率和循环性能也得到改善,在10 A g的电流密度下倍率达到62.7%,在10 A g电流密度下循环2000次后电容保持率达到76%。另外,将上述材料与活性炭组装成Ni/Ni(OH)/PANI//AC非对称超级电容器,在0.5 A g电流密度下,当功率密度为347.2 W kg,其能量密度为52.7 Wh kg。(3)本文采用一步电沉积方法将Ni(OH)与导电材料PANI和r GO进行复合,成功制备出以r GO为支撑载体,纳米线状Ni(OH)/PANI均匀分布其表面的三元Ni(OH)/PANI/r GO复合材料。由于其具有的独特结构,三元复合材料Ni(OH)/PANI/r GO的比表面积(118.4 m g)高于球形Ni(OH)/PANI(22.3 m g)和蜂窝状Ni(OH)/r GO(101.3 m g)二元材料。其中,导电材料PANI与r GO的引入不仅增强导电性从而加快电荷转移速率,而且为复合材料提供结构稳定性的实体,导致三元复合材料电化学性能更加优异。在5 A g电流密度下,Ni(OH)/PANI/r GO的比电容高达2320F g高于Ni(OH)/PANI(1199 F g)和Ni(OH)/r GO(1437 F g)的比电容,并且在10 A g电流密度下循环2000次其电容保持率为84.39%,高于Ni(OH)/PANI(67.70%)和Ni(OH)/r GO(73.04%)。另外,以Ni(OH)/PANI/r GO复合材料和活性炭作为正负极组装成Ni(OH)/PANI/r GO//AC非对称超级电容器,在功率密度为465.6 W kg下,其能量密度高达96.5 Wh kg。

关键词：超级电容器氢氧化镍导电材料电沉积电化学性能

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氢氧化镍水热法制备及电化学性能研究

应用化工 2020年第S1期49卷 97-100,105页

作者：冷颖葛颖新柏丽童星星高枫长江师范学院化学化工学院重庆涪陵408100

以醋酸镍为原料,采用水热合成法制备了片状氢氧化镍,研究了水热合成温度160,180和200℃对片状氢氧化镍结构和形貌的影响,随着水热反应温度的升高,样品半峰宽越来越窄,晶体逐渐完整,吸收峰强度增强,形貌趋向于片状.循环伏安法进行电化学... 详细信息

以醋酸镍为原料,采用水热合成法制备了片状氢氧化镍,研究了水热合成温度160,180和200℃对片状氢氧化镍结构和形貌的影响,随着水热反应温度的升高,样品半峰宽越来越窄,晶体逐渐完整,吸收峰强度增强,形貌趋向于片状.循环伏安法进行电化学应用表明当水热反应温度为200℃时,6 mol/L的氢氧化钾电解液中,最大比容量为609.26 F/g,氢氧化镍球的片状纳米结构为可充电电池的应用提供了新的前景.

关键词：氢氧化镍水热合成法电化学性能纳米结构

氢氧化镍纳米复合石墨烯的制备及其超级电容器的应用

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氢氧化镍纳米复合石墨烯的制备及其超级电容器的应用

作者：黎辉常华侨大学

学位级别：硕士

氢氧化镍由于具有较好的电化学性能和无污染等特点,在镍基二次电池(如镍氢电池、锌镍电池、镉镍电池)、电化学超级电容器、电化学传感器、吸波材料等领域中都有广泛的应用,是一类非常重要的功能材料,尤其是其作为电化学储能材料一直以... 详细信息

氢氧化镍由于具有较好的电化学性能和无污染等特点,在镍基二次电池(如镍氢电池、锌镍电池、镉镍电池)、电化学超级电容器、电化学传感器、吸波材料等领域中都有广泛的应用,是一类非常重要的功能材料,尤其是其作为电化学储能材料一直以来受到广泛的关注。本文主要围绕氢氧化镍表面修饰掺杂、复合、可控制备及其电化学储能性能上的应用进行探讨,并对所制备的复合材料进行结构及形貌等表征。主要研究内容如下:(1)以氢氧化钠为沉淀剂,采用一步水热法成功制备了β-Ni(OH)原位复合还原氧化石墨烯(rGO)的电极材料。Raman表明在热碱环境中经过水热反应后,氧化石墨烯被还原,导电性得到提高。FESEM分析表明复合石墨烯能有效抑制氢氧化镍纳米粒子团聚,有利于提高活性物质的利用率。电化学性能测试表明,在氢氧化镍中复合石墨烯能有效地提高材料的导电性能、增强扩散速度,降低电化学反应电阻,尤其是改善了材料的大电流充放电性能。其中,电化学性能最佳的复合材料,在1 A g时比电容为1975 F g,甚至在电流密度为30 A g时,仍具有1097 F g的比电容。(2)为提高超级电容器的工作电压,增大其能量密度,通过引入rGO作为负极,以上述制备的复合材料作为正极组装非对称超级电容器,并进行电化学性能测试。当电流密度为0.5 A g时,比电容可达97 F g;当电流密度为10 A g时,比电容还能保持64 F g,具有较好的倍率性能。该装置在3 A g下循环3000次后,其比电容保持率为74%,显示出良好的循环稳定性。而且在功率密度为0.39 kW kg时,其能量密度为32.4 Wh kg。(3)以尿素为沉淀剂,采用一种简便、可控的共沉淀法合成了具有三维介孔结构的铝掺杂α-Ni(OH)复合rGO的电极材料。通过复合rGO,大大的增加了材料的比表面积,显著增大电极材料与电解质的接触面积,从而明显改善电化学性能。其在1 A g时比电容为2558 F g,甚至在电流密度为30 A g时,仍具有1925 F g的比电容。此外,在两电极体系下进行电化学性能测试中,当功率密度为0.39 kW kg时,其能量密度为46.4 Wh kg。在3000次循环后(在3A g的电流密度下)保持72%的初始容量,显示出高倍率性能和长周期寿命。这种复合材料性能的提高归结于其独特的三维层状介孔结构。

关键词：氢氧化镍还原氧化石墨烯复合材料非对称超级电容器

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氢氧化镍微米棒的合成和表征

无机化学学报 2009年第2期25卷 296-300页

作者：陶菲菲鲁金萍郎雷鸣徐正绍兴文理学院化学化工学院绍兴312000 南京大学配位化学国家重点实验室南京210093

以NiCl2为镍源,乙二醇(EG)为溶剂,采用溶剂热法成功地制备了β-Ni(OH)2微米棒,制备方法简单、易行。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和电感耦合等离子直读光谱仪(ICP)对产物的形... 详细信息

以NiCl2为镍源,乙二醇(EG)为溶剂,采用溶剂热法成功地制备了β-Ni(OH)2微米棒,制备方法简单、易行。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和电感耦合等离子直读光谱仪(ICP)对产物的形貌和物质结构进行了表征,证实了反应中间体是Ni-EG配合物。利用扫描电子显微镜(SEM)考察了实验参数,如聚乙二醇200浓度、反应温度和反应时间,对产物形貌的影响,结果表明一维棒状β-Ni(OH)2的形成经历了溶解-再结晶的过程。Ni-EG配合物经退火处理,可以得到由纳米线自组装的NiO微米管。

关键词：氢氧化镍微米棒溶剂热法

氢氧化镍空心球的合成及其葡萄糖电化学敏感性能研究

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化学研究与应用 2016年第3期28卷 338-342页

作者：黄清优黄玮韩世坤王小红张可喜涂进春曹阳海南大学材料与化工学院海南海口570228 海南省特种玻璃重点实验室海南海口570228

本文采用一种简单的化学合成方法在常温下得到高度均匀分散的氧化亚铜球体,并在此基础上利用其作为硬模板,以氯化镍作为镍源,通过化学刻蚀的方法快速获得了氢氧化镍空心球材料。经过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,证实所... 详细信息

本文采用一种简单的化学合成方法在常温下得到高度均匀分散的氧化亚铜球体,并在此基础上利用其作为硬模板,以氯化镍作为镍源,通过化学刻蚀的方法快速获得了氢氧化镍空心球材料。经过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段,证实所得材料为高度均匀分散的氢氧化镍多晶材料。通过在玻碳电极(GCE)表面简单滴涂的办法制成非酶电化学传感器,用于葡萄糖浓度的直接测定。循环伏安法(CV)显示,所得样品在葡萄糖的氢氧化钠溶液中表现出较强的电催化活性,检测限为9.98×10-7M(S/N=3),线性相关系数为0.9912,线性检测范围为9.99×10^(-6)M^4.60×10^(-4)M,灵敏度高达1122.96μA·m M^(-1)·cm^(-2),并对葡萄糖具有良好的选择性。

关键词：氢氧化镍空心球非酶传感器葡萄糖