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化工新型材料 2023年第S2期51卷 214-219页

作者：赵泽铭吴昌桐王浅云肖阔恺孟令鹏刘明鑫岳红彦哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150040

由于钒酸镍(Ni_(3)V_(2)O_(8))中钒(V)和镍(Ni)元素存在多价态变化,具有化学活性高、理论比电容大,而受到广泛关注。以NH_(4)VO_(3)、H_(2)C_(2)O_(4)和Ni(CH_(3)COO)_(2)为试剂,蒲棒绒毛为原料,两步水热法制备了钒酸镍/生物质碳复合材... 详细信息

由于钒酸镍(Ni_(3)V_(2)O_(8))中钒(V)和镍(Ni)元素存在多价态变化,具有化学活性高、理论比电容大,而受到广泛关注。以NH_(4)VO_(3)、H_(2)C_(2)O_(4)和Ni(CH_(3)COO)_(2)为试剂,蒲棒绒毛为原料,两步水热法制备了钒酸镍/生物质碳复合材料(Ni_(3)V_(2)O_(8)/BC)。结果表明:Ni3V2O8/BC其在三电极体系下电流密度为1.0A/g时,具有较高的比电容为达到953F/g。因此,Ni_(3)V_(2)O_(8)/BC复合材料是作为高性能超级电容器的潜在材料。

关键词：钒酸镍生物质碳材料超级电容器

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基于钒酸镍高效析氧催化剂的制备及性能研究

基于钒酸镍高效析氧催化剂的制备及性能研究

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作者：陈开扬天津理工大学

学位级别：硕士

发展氢能经济,降低能耗是解决能源危机的重要途径之一。电解水是一种有效的生产高纯氢气的技术,但却严重受限于阳极析氧反应(Oxygen evolution reaction,OER)。本文基于对OER原理以及OER过程影响因素的研究,提出了构筑异质结的策略来增... 详细信息

发展氢能经济,降低能耗是解决能源危机的重要途径之一。电解水是一种有效的生产高纯氢气的技术,但却严重受限于阳极析氧反应(Oxygen evolution reaction,OER)。本文基于对OER原理以及OER过程影响因素的研究,提出了构筑异质结的策略来增加催化剂活性位点数目,成功合成出两种异质结催化剂,并对其进行了OER性能研究。本论文通过阳极氧化法在铜网上原位生长Cu(OH)纳米线阵列,采用水热法在Cu(OH)纳米线上负载NiVO纳米片,构筑NiVO@Cu(OH)异质结催化剂,并将其应用于碱性析氧反应。首先,使用X射线衍射和X射线能谱表征手段初步判定物相;其次,使用扫描电子显微镜观察材料是否生长均匀;最后,使用电化学工作站对所制备的催化剂进行OER性能测试,探究其是否具有良好的析氧性能,发现该电催化剂在1 M KOH溶液中,电流密度为100 m A cm时过电位为317 m V,塔菲尔斜率为53.5 m V dec,并且将样品在10、20和50 m A cm电流密度下各测试5 h稳定性,发现其催化活性并没有出现明显地衰减。故得结论,通过该方法成功制备出了一种高性能的OER催化剂。除此以外,本论文还采用分步水热法在碳布上成功制备NiVO@CoS异质结催化剂。通过X射线衍射、X射线能谱和扫描电子显微镜等分析可以知道成功合成该异质结。对该样品进行OER性能测试,发现其在1 M KOH溶液中,在30 m A cm电流密度时过电位为270 m V,塔菲尔斜率为104.1 m V dec,并且该样品在10、20和50 m A cm电流密度下各测试5 h稳定性,过电位没有出现明显的下降,说明该样品具备良好的稳定性。本文通过合理利用Cu(OH)、CoS纳米线阵列,成功构筑出两种高性能的OER催化剂,为今后工业上大规模制备高效的非贵金属基析氧催化剂提供了新的思路。

关键词：氢氧化铜硫化钴钒酸镍析氧反应

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钒酸镍锂离子电池负极材料的研究进展

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精细化工 2020年第3期37卷 445-451页

作者：高懂儒赵鹬李宁张伟伟李贵贤兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

综述了近年来国内外关于钒酸镍材料的合成方法、结构性质以及应用于锂离子电池新型负极材料的研究进展。钒酸镍(Ni3V2O8、NiV3O8等)电极材料具有成本低、环境友好、比容量高、倍率性能优异等优点,但其在充放电过程中体积的巨大变化、电... 详细信息

综述了近年来国内外关于钒酸镍材料的合成方法、结构性质以及应用于锂离子电池新型负极材料的研究进展。钒酸镍(Ni3V2O8、NiV3O8等)电极材料具有成本低、环境友好、比容量高、倍率性能优异等优点,但其在充放电过程中体积的巨大变化、电导性差以及比表面积低等问题严重影响了其规模化应用。该文从三个方面阐述了近年来通过电极材料微纳米化、复合化、表面包覆等手段有针对性的进行钒酸镍电极材料改性的研究进展,积极探索了高性能钒酸镍材料的合成方法,展望了今后重点开展的研究方向,对于钒酸镍材料的广泛应用具有一定的学术价值和实用意义。

关键词：钒酸镍锂离子电池电化学性能改性

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叠层组装的钒酸镍纳米四棱柱的制备及其电化学性能研究

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化学工程与技术 2019年第5期9卷 368-373页

作者：昝广涛张震雷吴庆生同济大学材料科学与工程学院化学科学与工程学院上海

近年来,钒酸镍作为一种二元金属氧化物储能材料得到广泛关注,但是它的一维结构仍难以得到。本工作通过表面活性剂诱导控制的水热法,在国际上首次制备出一种磨角四方片叠层组装的一维棱柱状钒酸镍纳米材料。该纳米棱柱底的边长约为500 nm... 详细信息

近年来,钒酸镍作为一种二元金属氧化物储能材料得到广泛关注,但是它的一维结构仍难以得到。本工作通过表面活性剂诱导控制的水热法,在国际上首次制备出一种磨角四方片叠层组装的一维棱柱状钒酸镍纳米材料。该纳米棱柱底的边长约为500 nm,长度约5 μm,侧面呈现出阶梯状的粗糙结构。这种独特的一维棱柱结构具有更高的电导性,暴露更多的高活性表面和缺陷反应位点,从而大大提高电化学性能。电化学测试表明,钒酸镍具有898 F/g的超高比容量值,尤其值得注意的是它优异的倍率性能,即使在50 A/g的极大电流密度下,它的比容量仍然有65%的高保持率。这种新型的钒酸镍四棱柱材料在储能领域具有广阔的应用前景。

关键词：水热法钒酸镍四棱柱超级电容器

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离子液体热合成法制备新型Ni-V-O基材料及其电化学性能研究

离子液体热合成法制备新型Ni-V-O基材料及其电化学性能研究

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作者：高懂儒兰州理工大学

学位级别：硕士

随着电动汽车/混合动力汽车、智能电网的迅速发展,大型能量存储系统的研发已经成为锂离子电池技术研究的热点。钒酸镍(NiVO)由于其具有较高的理论容量、优异的安全性能、较低的成本及合成工艺简单等特点,已经成为一类具有应用潜力的锂... 详细信息

随着电动汽车/混合动力汽车、智能电网的迅速发展,大型能量存储系统的研发已经成为锂离子电池技术研究的热点。钒酸镍(NiVO)由于其具有较高的理论容量、优异的安全性能、较低的成本及合成工艺简单等特点,已经成为一类具有应用潜力的锂离子电池负极材料。离子液体因其蒸汽压低、热稳定性好、溶解能力强、可回收利用及环境友好等性质而常常被引入到无机纳米材料的合成中来,在制备多孔材料及特殊形貌的材料方面具有良好的应用前景。目前,虽然合成钒酸盐的文献较多,但是将离子液体热合成法用于制备钒酸镍材料还未见报道。本文采用离子液体热合成法制备钒酸镍材料,其中离子液体既作为绿色溶剂又作为模板剂。对所制备材料的组成、形貌及结构进行了详细的探究,并对其嵌锂性能进行了初步的探究。具体的研究内容及结论如下:(1)以离子液体(溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br))作为绿色溶剂和模板剂、Ni(NO)·6HO为镍源、NHVO为钒源,采用简单的一步离子液体热合成法在不同时间和不同温度下成功的制备了3D交联的珊瑚状钒基材料。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、N吸附-脱附和比表面积的测定及X射线光电子能谱分析法(XPS)对其结构、形貌、比表面积及元素价态进行了表征,将其应用于锂离子电池负极初步的进行了电化学性能研究。文中详细地考察了不同时间和不同温度下对Ni-VO材料前驱体以及最终的Ni-VO-IL材料形貌以及结构的影响。在180℃下进行了反应时间的考察。结果发现反应12 h时主要为大颗粒状;24 h有部分颗粒表面变圆滑,有向珊瑚状触角变化的趋势,但整体上依然是大颗粒为主;36-48 h已经有部分地方形成了3D交联珊瑚状结构,但依然有很多无规则大颗粒;60-72 h大部分已经发展成为3D交联珊瑚状结构,表面光滑,形貌均匀。表明形成过程大致应该遵循溶解-再结晶的过程,离子液体在其中起到控制形貌生长的作用。在72 h下进行了反应温度的考察。结果发现在120℃下反应72 h,结果并未得到固体;140℃下反应72 h,形貌为尺寸均匀的颗粒状产物;160℃时反应72 h,明显产生大量3D交联状产物,但不如180℃时那么表面光滑。因而大致可以验证应该是溶解-结晶形成机理。将最优样品Ni-VO-IL作为锂离子电池负极材料,在300 mA·g的电流密度下,经过300次循环后,比容量保持在764.9 mAh·g,远高于水溶液中合成的块状钒酸镍材料(306.8 mAh·g),相对于水溶液中合成的钒酸镍材料表现出高的比容量和优异的循环性能。(2)由于上部分合成钒基材料的尺寸依然较大,比表面积较低,电极比容量依然不够高而磷掺杂可以显著的增强碳基材料的电化学性能,并且离子液体中合成磷酸镍纳米纤维和磷酸氧钒纳米颗粒的尺寸均为50 nm左右的尺寸级别,本部分考虑继续将上述钒酸镍材料掺杂适量的磷,以减小钒酸镍材料的尺寸,提高比表面积,继而增强其电化学性能,于是采用离子液体热合成法成功的设计、制备了磷掺杂的钒基材料(P-NiVO-IL)。其颗粒度减小到50-100 nm,但形貌为颗粒状,而非3D交联状,该材料显示了优异的电化学性能,在300 mA·g的电流密度下,经过300次循环后,比容量为1174.6 mAh·g,远高于离子液体热合成法制备的未掺杂的钒酸镍以及水溶液中合成的钒酸镍,具有较大的优越性。(3)在第一部分的基础上,以离子液体(溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br))作为绿色溶剂和模板剂、LiOH为掺杂剂、Ni(NO)·6HO为镍源、NHVO为钒源,采用离子液体热合成法成功的制备了锂掺杂的钒基材料(Li-NiVO-IL)。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、N吸附-脱附和比表面积的测定及X射线光电子能谱分析法(XPS)对其结构、形貌、比表面积及元素价态进行了表征,讨论了不同比例锂掺杂对其电化学性能的影响,将其应用于锂离子电池负极初步的进行了电化学性能研究。

关键词：钒基材料钒酸镍锂离子电池负极材料离子液体

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Ni(2,2′-bipy)(H2O)V2O6的合成及其结构表征

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化学工程与装备 2009年第9期 27-28+14页

作者：郑林禄陈峰宁德师范高等专科学校化学系

以硝酸镍、2,2-联吡啶及NaVO3用水热方法在220℃合成出一种钒酸镍新化合物Ni(2,2′-bipy)(H2O)V2O6(1).化合物1的结构为一种二维的层状结构.该层状结构是由[VO4]四面体通过共顶点构成的一维钒氧链,链与链之间是以[Ni(2,2′-bipy)(H2O)]2... 详细信息

以硝酸镍、2,2-联吡啶及NaVO3用水热方法在220℃合成出一种钒酸镍新化合物Ni(2,2′-bipy)(H2O)V2O6(1).化合物1的结构为一种二维的层状结构.该层状结构是由[VO4]四面体通过共顶点构成的一维钒氧链,链与链之间是以[Ni(2,2′-bipy)(H2O)]2+基团连接而成。

关键词：有机-无机杂化材料钒酸镍晶体结构

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