氢氧化镍纳米片的制备及其超级电容性能
氢氧化镍的制备与应用研究
氢氧化镍的制备与应用研究氢氧化镍（Ni(OH)2）是一种重要的无机化合物，具有广泛的应用领域。
它可以作为催化剂、阳极材料、电极材料，甚至可用于制备其他化合物，例如氢氧化钠和聚乙烯醇等。
本文将介绍氢氧化镍的制备方法以及其在催化剂、电化学和其他领域中的应用研究。
一、氢氧化镍的制备方法氢氧化镍可以通过不同的方法制备，以下是其中两种常见的方法。
1. 化学沉淀法该方法是一种常见的制备氢氧化镍的方法。
一般的制备步骤包括：将镍盐（如硝酸镍、硫酸镍）溶解在水中形成镍离子；向这个溶液中加入氢氧化钠等碱性物质，这会使得镍离子与氢氧化物离子结合，形成固体氢氧化镍；最后将固体过滤、清洗、干燥即可得到氢氧化镍的粉末。
2. 电化学法另外一种制备氢氧化镍的方法则是通过电化学法来制备。
该方法中，镍片或者镍箔是阳极，铂片或者铂丝则是阴极。
使用一定的电压和电流调控，镍与水反应会产生氢氧化镍。
同样，在最后，固体氢氧化镍需要进行过滤、清洗、干燥等步骤。
二、氢氧化镍在催化剂领域中的应用1. 镍催化剂氢氧化镍可以作为催化剂的载体，获得很广阔的应用。
其在石化、化工、医药和有机合成等领域都有很多的应用。
例如，氢氧化镍上载有较好活性的镍纳米颗粒，可以被用于催化苯和扩链苯的氮化反应，并形成氮杂烷类化合物。
这个反应是现在很火热的药物开发领域。
2. 电化学催化剂氢氧化镍也有着广泛的应用在电化学催化领域。
例如，“水分解技术”中，制造氢气需要电化学反应。
此时，氢氧化镍可以作为电化学反应器的阳极材料，将水分解成氧和氢。
另外，氢氧化镍也能被用在燃料电池的阳极材料中。
当氢气通过阳极时，电子会被氢气吸收而带走，从而产生电流和水。
这时，阳极可以采用氢氧化镍材料来达到更好的电化学效果和长期的稳定性能。
三、氢氧化镍在其他领域的应用研究1. 杀菌药物制备氢氧化镍也可以用于制备杀菌药物。
例如，氢氧化镍和喹诺酮结合可以形成无机-有机复合材料，具有很好的药物载体性质，同时还可以抑制一定的细菌生长。
镍钴氢氧化物的制备及其电化学性能
镍钴氢氧化物的制备及其电化学性能安露露㊀米㊀杰∗(太原理工大学ꎬ煤科学与技术国家重点实验室㊀太原０３００２４)摘㊀要㊀采用化学共沉淀法成功制备了片状镍钴氢氧化物ꎬ并探究了不同镍钴物质的量比对样品形貌及电化学性能的影响ꎮ通过Ｘ射线衍射(ＸＲＤ)㊁扫描电子显微镜(ＳＥＭ)㊁Ｘ射线光电子能谱仪(ＸＰＳ)及比表面积孔径分析仪(ＢＥＴ)对样品的结构㊁形貌进行了表征ꎬ并利用循环伏安法㊁恒电流充放电法等对其电化学性能进行了分析ꎮ结果表明ꎬｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１的样品直接用作电极材料时ꎬ具有最好的电化学性能:在０ ５Ａ/ｇ的电流密度下拥有１８５２Ｆ/ｇ的高比容量ꎻ电流密度增大２０倍时ꎬ仍拥有１３３０Ｆ/ｇ的高比容量ꎮ以镍钴氢氧化物为正极ꎬ活性炭为负极组装的非对称式超级电容器在３４６Ｗ/ｋｇ的功率密度下ꎬ能量密度达５２Ｗｈ/ｋｇꎬ在循环１００００圈之后电容保持率为９２％ꎮ优异的电化学性能表明ꎬ片状镍钴氢氧化物是很有应用潜力的电极材料之一ꎮ关键词㊀镍钴氢氧化物ꎻ超级电容器ꎻ循环稳定性中图分类号:Ｏ６４６ꎻＴＢ３１㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１０００￣０５１８(２０２０)０５￣０５７９￣０８ＤＯＩ:１０.１１９４４/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣０５１８.２０２０.０５.１９０３１５２０１９￣１１￣２５收稿ꎬ２０２０￣０１￣１７修回ꎬ２０２０￣０３￣１１接受山西省重大科技专项(ＭＣ２０１５￣０４)资助通讯联系人:米杰ꎬ教授ꎻＴｅｌ:０３５１￣６０１８０８０ꎻＥ￣ｍａｉｌ:ｍｉｊｉｅ１１１＠１６３.ｃｏｍꎻ研究方向:电化学超级电容器因具有高的功率密度ꎬ长的循环寿命和较快的充放电速率等优势ꎬ已广泛应用于混合动力汽车ꎬ可穿戴电子设备等[１￣２]ꎮ然而ꎬ较低的能量密度仍是超级电容器面临的一个重大挑战[３]ꎮ因此ꎬ开发高能量密度ꎬ高比容量及循环性能良好的电极材料势在必行ꎮ现如今ꎬ过渡金属氧化物ꎬ氢氧化物电极材料因拥有高的比容量引起了极大关注[４￣５]ꎮ其中ꎬＮｉ(ＯＨ)２在理论上具有高的比容量ꎬ约３７５０Ｆ/ｇ[６]ꎻ而Ｃｏ(ＯＨ)２比Ｎｉ(ＯＨ)２具有更好的导电性ꎮ为得到导电性更好ꎬ比容量更高的双金属氢氧化物ꎬ将钴掺入到氢氧化镍中得到镍钴氢氧化物ꎮ且双金属氢氧化物具有优异的离子交换能力ꎬ丰富的氧化还原反应及可调的化学组成等优势[７￣９]ꎮ这些优势使得镍钴双金属氢氧化物成为极具发展潜力的电极材料ꎮ当前ꎬ为提高镍钴氢氧化物的比容量ꎬ科研人员采用不同的方法进行了制备ꎮＫｕｌｋａｒｎｉ等[１０]采用电沉积法制备了Ｃｏ１－ｘＮｉｘＬＤＨｓ薄膜ꎬ作为电极材料时具有１２１３Ｆ/ｇ的比容量ꎬ在循环了１００００圈之后ꎬ容量保持率为７７％ꎮ苟建霞等[４]通过溶剂热法制备了花状镍钴氢氧化物ꎬ在１Ａ/ｇ的电流密度下其比容量能达到１６９８Ｆ/ｇꎮ但是镍钴氢氧化物的电化学性能还未满足高性能储能设备的要求ꎮ本文采用了制备工艺简单㊁条件易于控制及合成周期短的化学共沉淀法ꎬ制备了较均匀的镍钴双金属氢氧化物ꎮ其直接用作电极材料时ꎬ拥有１８５２Ｆ/ｇ的高比电容ꎮ以镍钴氢氧化物为正极ꎬ活性炭(ＡＣ)为负极组装的非对称式超级电容器(ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ)在３４６Ｗ/ｋｇ的功率密度下ꎬ能量密度高达５２Ｗｈ/ｋｇꎬ在循环１００００圈之后电容保持率为９２％ꎮ优异的电化学性能表明ꎬ片状镍钴氢氧化物是极具前景的电极材料之一ꎮ１㊀实验部分１.１㊀仪器和试剂ＭＡＩＡ３ＬＭＨ型扫描电子显微镜(ＳＥＭꎬ捷克ＴＥＳＣＡＮ公司)ꎻＤ/ＭＡＸ２５００型Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤꎬ日本Ｒｉｇａｋｕ公司)ꎻＥｓｃａｌａｂＸｉ型的Ｘ射线光电子能谱仪(ＸＰＳꎬ英国赛默飞公司)ꎻＪＷ￣ＢＫ１２２Ｗ型比表面及孔径分析仪(ＢＥＴꎬ北京精微高博公司)ꎮ六水合氯化镍(ＮｉＣｌ２ ６Ｈ２Ｏꎬ上海阿拉丁生化科技股份有限公司)ꎬ六水合氯化钴(ＣｏＣｌ２ ６Ｈ２Ｏꎬ天津光复科技发展有限公司)ꎬ氨水(ＮＨ３ Ｈ２Ｏꎬ天津市科密欧化学试剂有限公司)ꎬ上述试剂均为分析纯ꎮ第３７卷第５期应用化学Ｖｏｌ.３７Ｉｓｓ.５２０２０年５月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｍａｙ２０２００８５应用化学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷㊀１.２㊀样品制备将一定量ｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝１ʒ１㊁２ʒ１㊁４ʒ１和１ʒ０的氯化镍㊁氯化钴分散在蒸馏水中得到均匀混合溶液ꎬ然后转移至５０ħ的水浴锅中ꎬ边搅拌边逐滴加入０ ２５ｍｏｌ/Ｌ的氨水ꎬ调节ｐＨ＝７ ５后ꎬ静置６ｈꎻ自然冷却至室温ꎬ通过真空抽滤㊁６０ħ烘干得到样品产物ꎮ１.３㊀电化学性能测试将样品与乙炔黑㊁粘结剂按质量比８ʒ１ʒ１混合ꎬ均匀涂覆在泡沫镍上ꎬ烘干备用ꎮ采用制备的泡沫镍电极为工作电极ꎬ铂电极为对电极ꎬ汞/氧化汞为参比电极的传统三电极体系ꎬ在２ｍｏｌ/Ｌ的ＫＯＨ电解液中进行循环伏安(ＣＶ)测试ꎬ恒电流充放电(ＧＣＤ)测试和电化学阻抗谱(ＥＩＳ)测试ꎮ以活性炭为负极ꎬ所制备样品为正极组装非对称式超级电容器ꎬ进行ＣＶꎬＧＣＤ测试和循环性能测试ꎮ１.４㊀电化学测试过程中的数据计算１.４.１㊀电极比容量的计算用质量比容量来衡量活性材料的电化学性能ꎬ计算公式如式(１)所示:Ｃ＝ＩΔｔ/ｍΔＶ(１)式中ꎬＣ(Ｆ/ｇ)为质量比容量ꎬＩ(Ａ)和ｍ(ｇ)分别代表充放电电流和活性物质的质量ꎬΔｔ(ｓ)和ΔＶ(Ｖ)分别代表放电时间和电势窗口ꎮ１.４.２㊀非对称式超级电容器正负极活性材料质量比的计算以制备的活性材料为正极ꎬ活性炭为负极组装了非对称式超级电容器ꎬ为获得理想的电容器性能ꎬ两个电极片上的电荷量(Ｑ)应平衡ꎬ根据式(２)确定正负极之间活性材料的最佳质量比:ｍ＋ˑＣ＋ˑΔＶ＋＝ｍ－ˑＣ－ˑΔＶ－(２)式(２)中ꎬｍ＋和ｍ－(ｇ)代表正负极活性材料的质量ꎬＣ＋和Ｃ－(Ｆ/ｇ)代表正负极的比容量ꎬΔＶ＋和ΔＶ－(Ｖ)代表正负极的电势窗口ꎮ１.４.３㊀非对称式超级电容器能量密度和功率密度的计算为了评价非对称式超级电容器的实际应用情况ꎬ需要对电容器的能量密度和功率密度进行计算ꎮ计算公式如式(３)和(４)所示:Ｅ＝ＣＶ２/７.２(３)Ｐ＝３.６ˑＥ/Δｔ(４)式中ꎬＥ(Ｗｈ/ｋｇ)表示电容器的能量密度和Ｐ(Ｗ/ｋｇ)表示电容器的功率密度ꎮ２结果与讨论２.１㊀样品的形貌分析图１为不同镍钴物质的量比样品的ＳＥＭ照片ꎬ可以看到样品均呈现片状结构ꎮｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝１ʒ１时(图１Ａ)ꎬ片层较厚且团聚现象严重ꎻ随着镍钴比例增大ꎬ片层开始变薄且更加细小(图１Ｂ)ꎮ当ｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１时(图１Ｃ)ꎬ片状结构表面粗糙且交叉分布ꎬ相互连接的片状结构有利于电子的传输ꎮ当ｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝１ʒ０时ꎬ如图１Ｄ所示呈现出片状组装的花形结构ꎬ片层轻薄且表面光滑ꎮ２.２㊀样品的结构和元素分析图２Ａ为不同镍钴物质量的比样品的ＸＲＤ图谱ꎮ从图２Ａ中可以看到ꎬｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝１ʒ１㊁２ʒ１和４ʒ１时ꎬ样品均有对应于镍钴类水滑石的衍射峰ꎬ峰位置位于约１１ ０ʎ㊁２２ ２ʎ㊁３３ ７ʎ和５９ １ʎꎬ且分别对应于(００３)㊁(００６)㊁(００９)和(１１０)晶面[１１]ꎬ表明通过共沉淀法成功合成了镍钴氢氧化物ꎮ随着镍钴比例的增大ꎬ其衍射峰的强度逐渐增强ꎬ表明其结晶度更好ꎮ而镍钴物质的量比为１ʒ０的样品出现了对应于Ｎｉ(ＯＨ)２的衍射峰ꎬ能够很好的与ＪＣＰＤＳ:１４￣０１１７相吻合ꎬ且存在类水滑石的衍射峰ꎮ为进一步确定样品中所含元素及其价态ꎬ采用ＸＰＳ光谱进行了表征ꎬ在总谱中发现了Ｎｉ㊁Ｃｏ㊁Ｏ和Ｃ的特征峰ꎮ在Ｎｉ２ｐ图谱中ꎬ位于８７３ ７和８５６ ０ｅＶ处的两个主要特征峰分别对应于Ｎｉ２ｐ１/２和Ｎｉ２ｐ３/２ꎬ其它两个峰为卫星峰ꎬ表明Ｎｉ２＋的存在[１２￣１３]ꎻ同样的ꎬ在Ｃｏ２ｐ图谱中也存在两个对应于Ｃｏ２ｐ１/２和Ｃｏ２ｐ３/２的主要特征峰和两个卫星峰ꎬ表示材料中Ｃｏ２＋的存在[１４]ꎮ以上结果表明ꎬ样品中镍钴元素均以＋２价的形式存在ꎮ图１㊀不同镍钴物质的量比样品的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ.１㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｌａｒｒａｔｉｏｓｏｆＮｉｔｏＣｏｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ):Ａ.１ʒ１ꎻＢ.２ʒ１ꎻＣ.４ʒ１ꎻＤ.１ʒ０图２㊀不同镍钴物质的量比样品的ＸＲＤ图(Ａ)ꎻｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１样品的ＸＰＳ图ꎻＢ.总谱图ꎻＣ.Ｎｉ２ｐ高分辨谱图ꎻＤ.Ｃｏ２ｐ高分辨谱图Ｆｉｇ.２㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆＮｉｔｏＣｏ(Ａ)ꎬａｎｄＸＰＳｓｕｒｖｅｙｓｐｅｃｔｒｕｍ(Ｂ)ꎬｈｉｇｈ￣ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｆｏｒＮｉ２ｐ(Ｃ)ａｎｄＣｏ２ｐ(Ｄ)ｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｗｉｔｈｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１２.３㊀不同镍钴比例样品的比表面积和孔径分布分析图３为样品的Ｎ２气吸脱附曲线及相应的孔径分布曲线ꎬ可以看到不同镍钴比例的样品均表现出ＩＶ型的等温线ꎬ表明样品均为典型的介孔材料ꎻ同时伴有Ｈ３型的滞后环ꎬ常见于片状材料中ꎬ是由于材料的狭１８５㊀第５期安露露等:镍钴氢氧化物的制备及其电化学性能２８５应用化学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷㊀缝型孔隙堆积造成的[１５￣１６]ꎮ样品的孔径主要集中于１~１０ｎｍꎬ孔径相对均匀ꎮｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝１ʒ１的材料比表面积仅有６ ５０ｍ２/ｇꎬ随着镍钴比例的增加ꎬ比表面积变大ꎬｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１时ꎬ比表面积达到３９ ９４ｍ２/ｇꎻ而ｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝１ʒ０时ꎬ比表面积高达６８ ３２ｍ２/ｇꎮ较大的比表面积可以增大电极材料与电解液的接触面积ꎬ提供较多的电化学反应位点ꎬ有利于电化学性能的提高ꎮ图３㊀不同镍钴摩尔比样品的Ｎ２气吸脱附曲线及孔径分布曲线Ｆｉｇ.３㊀Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ￣ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｃｕｒｖｅａｎｄｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｌａｒｒａｔｉｏｓｏｆＮｉｔｏＣｏｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ):Ａ.１ʒ１ꎻＢ.２ʒ１ꎻＣ.４ʒ１ꎻＤ.１ʒ０２.４㊀三电极电化学性能分析为了评估样品的电化学性能ꎬ对其进行了电容性能测试ꎮ图４Ａ为所有样品在３０ｍＶ/ｓ的扫描速率下的ＣＶ曲线图ꎮ可以明显地看到均出现了明显的氧化还原峰ꎬ且ｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１的电极材料拥有最大的ＣＶ曲线闭合面积ꎬ表明其具有最大的比容量ꎮ为了得到具体的比容量值ꎬ对ｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１的电极材料进行了不同扫描速率下的ＣＶ测试和不同电流密度下的ＧＣＤ测试(图４Ｂ和４Ｃ)ꎮ在ＣＶ曲线中ꎬ不同扫描速率下均出现了明显的氧化还原峰ꎬ相应的电化学反应式如式(５)－(７)[１７￣１８]:Ｎｉ(ＯＨ)２＋ＯＨ－＝ＮｉＯＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋ｅ－(５)Ｃｏ(ＯＨ)２＋ＯＨ－＝ＣｏＯＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋ｅ－(６)ＣｏＯＯＨ＋ＯＨ－＝ＣｏＯ２＋Ｈ２Ｏ＋ｅ－(７)㊀㊀且曲线形状未发生显著变化ꎬ表明此材料具有良好的倍率性能和可逆性能ꎻ而随着扫描速率的增大ꎬ氧化峰向高电势偏移ꎬ还原峰向低电势偏移ꎬ这是由于高电势下电极的极化现象引起的[１９]ꎮ根据不同电流密度下的ＧＣＤ曲线ꎬ可以计算出比容量的大小ꎮｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１的电极材料在０ ５Ａ/ｇ的电流密度下ꎬ比容量可以达到１８５２Ｆ/ｇꎮ在１㊁２㊁３㊁４㊁５和１０Ａ/ｇ时ꎬ其比容量分别为１７６６ ２㊁１６８３ ２㊁１６２４ ２㊁１５７１ ２㊁１５１１和１３３０Ｆ/ｇꎬ在电流密度增大２０倍的情况下ꎬ比容量仍维持７１ ８２％ꎬ具有良好的倍率性能ꎮ从ＥＩＳ图谱(图４Ｄ和４Ｅ)上可以看出ꎬｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１的电极材料在高频区的半圆直径较小ꎬ具有较小的电荷转移电阻[２０]ꎮ２.５㊀非对称式超级电容器电化学性能分析以活性炭为负极ꎬｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１的电极材料为正极组装非对称式超级电容器(ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ)ꎬ图４㊀不同镍钴物质的量比样品的ＣＶ曲线(Ａ)和ＥＩＳ图谱(ＤꎬＥ)ꎻｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１样品的ＣＶ曲线(Ｂ)和ＧＣＤ曲线(Ｃ)Ｆｉｇ.４㊀ＣＶｃｕｒｖｅｓ(Ａ)ａｎｄＥＩＳｓｐｅｃｔｒａ(ＤꎬＥ)ｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｌａｒｒａｔｉｏｏｆＮｉｔｏＣｏꎻＣＶｃｕｒｖｅｓ(Ｂ)ａｎｄＧＣＤｃｕｒｖｅｓ(Ｂ)ｏｆｓａｍｐｌｅｗｉｔｈｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１通过对其进行电化学性能测试ꎬ来评估电极材料的实际应用潜力ꎮ非对称式超级电容器的电势窗口与正负极电极材料的性质密切相关ꎬ因此对活性炭和镍钴氢氧化物进行了ＣＶ测试ꎬ可以发现镍钴氢氧化物的电势窗口为０~０ ５Ｖꎬ活性炭的电势窗口为－１~０Ｖꎬ同时在不同的电势窗口下对ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ进行了ＣＶ测试ꎬ可以确定其电势窗口可以达到１ ６Ｖꎮ图５Ｃ为在不同扫描速率下的ＣＶ曲线ꎬ可以发现随着扫描速率的增加ꎬ均呈现相似的形状ꎬ说明ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ器件具有优良的倍率性能ꎻ且由于镍和钴离子的氧化还原反应出现了氧化还原峰ꎮ通过在不同电流密度下对其进行充放电测试(图５Ｄ)ꎬ可以计算出在０ ５Ａ/ｇ时ꎬ比容量高达１４６ １Ｆ/ｇꎻ当电流密度增大１０倍后ꎬ仍维持５１ ８％ꎬ再一次表明ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ器件具有优良的倍率性能ꎮ而且ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ器件具有超长的循环稳定性ꎬ循环１００００圈之后ꎬ比容量仍保持９２％ꎬ如图５Ｅ所示ꎮ根据能量密度与功率密度计算公式ꎬ可以得出在３４６Ｗ/ｋｇ的功率密度下ꎬ能量密度高达５２Ｗｈ/ｋｇꎻ当功率密度增大到４００１ ７Ｗ/ｋｇ时ꎬＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ仍拥有２６ ９Ｗｈ/ｋｇ的能量密度ꎮ将两个充满电的电容器串联之后ꎬ可以点亮一个黄色的ＬＥＤ灯ꎬ也可以点亮一个黄色和一个红色的ＬＥＤ灯ꎬ表明ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ在实际应用中具有一定的潜力ꎮ３８５㊀第５期安露露等:镍钴氢氧化物的制备及其电化学性能图５㊀正负极电极材料(Ａ)㊁不同电压窗口(Ｂ)及ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣ(Ｃ)的ＣＶ曲线ꎻＤ.ＧＣＤ曲线ꎻＥ.循环性能图ꎻＦ.拉贡图Ｆｉｇ.５㊀(Ａ)ＣＶｃｕｒｖｅｓꎬ(Ｂ)ＣＶｃｕｒｖｅｓｏｆＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｗｉｎｄｏｗꎬ(Ｃ)ＣＶｃｕｒｖｅｓꎬａｎｄ(Ｄ)ＧＣＤｃｕｒｖｅｓꎬＥ.ｃｙｃｌｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄＦ.ＲａｇｏｎｅｐｌｏｔａｎｄＬＥＤｓｌｉｇｈｔｉｎｇｏｆＮｉＣｏ￣ＬＤＨ//ＡＣＡＳＣ３ 结㊀论采用化学共沉淀法ꎬ以氯化镍㊁氯化钴为原料ꎬ氨水为沉淀剂ꎬ成功制备了片状镍钴氢氧化物ꎮ通过改变镍钴物质的量比ꎬ得到片状结构良好且比表面积较大的材料ꎮ通过三电极电化学性能测试ꎬ表明ｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１的电极材料具有较高的比容量(１８５２Ｆ/ｇ)和良好的倍率性能(７１ ８２％)ꎮ以此电极材料为正极ꎬ活性炭为负极组装的非对称式超级电容器具有较高的能量密度(５２Ｗｈ/ｋｇ)和优良的循环性能(１００００圈之后比容量仍保持９２％)ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]ＬｉＭꎬＹａｎｇＷꎬＬｉＪꎬｅｔａｌ.ＰｏｒｏｕｓＬａｙｅｒｅｄＳｔａｃｋｅｄＭｎＣｏ２Ｏ４ＣｕｂｅｓｗｉｔｈＥｎｈａｎｃｅｄＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣａｐａｃｉｔｉｖｅ４８５应用化学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷㊀Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ[Ｊ].Ｎａｎｏｓｃａｌｅꎬ２０１８ꎬ１０(５):２２１８￣２２２５.[２]ＤｅｎｇＣꎬＹａｎｇＬꎬＹａｎｇＣꎬｅｔａｌ.ＳｐｉｎｅｌＦｅＣｏ２Ｓ４ＮａｎｏｆｌｏｗｅｒＡｒｒａｙｓＧｒｏｗｎｏｎＮｉＦｏａｍａｓＮｏｖｅｌＢｉｎｄｅｒ￣ＦｒｅｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒＬｏｎｇ￣Ｃｙｃｌｅ￣ＬｉｆｅＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＡｐｐｌＳｕｒｆＳｃｉꎬ２０１８ꎬ４２８:１４８￣１５３.[３]ＣｈｅｎＳꎬＹａｎｇＧꎬＺｈｅｎｇＨ.ＡｌｉｇｎｅｄＮｉ￣Ｃｏ￣ＭｎＯｘｉｄｅＮａｎｏｓｈｅｅｔｓＧｒｏｗｎｏｎＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＳｕｂｓｔｒａｔｅｓａｓＢｉｎｄｅｒ￣ＦｒｅｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅｓｆｏｒＨｉｇｈＣａｐａｃｉｔｙＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＤｅｖｉｃｅｓ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍＡｃｔａꎬ２０１６ꎬ２２０(１００):２９６￣３０３.[４]ＧｏｕＪꎬＸｉｅＳꎬＬｉｕＹꎬｅｔａｌ.Ｆｌｏｗｅｒ￣ＬｉｋｅＮｉｃｋｅｌ￣ＣｏｂａｌｔＨｙｄｒｏｘｉｄｅｓＣｏｎｖｅｒｔｅｄｆｒｏｍＰｈｏｓｐｈｉｔｅｓｆｏｒＨｉｇｈＲａｔｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＨｙｂｒｉｄＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒＥｌｅｃｔｒｏｄｅＭａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍＡｃｔａꎬ２０１６ꎬ２１０(１００):９１５￣９２４.[５]ＪｉｎｇＣꎬＺｈｕＹꎬＬｉｕＸꎬｅｔａｌ.ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ￣ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＥｔｃｈｅｄＣｏＡｌＬＤＯ/ＭｎＯ２ＨｙｂｒｉｄＮａｎｏａｒｒａｙｓＴｏｗａｒｄｓＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＪＡｌｌｏｙｓＣｏｍｐｄꎬ２０１９ꎬ８０６:９１７￣９２５.[６]ＺＨＡＮＧＸｉｏｎｇꎬＷＥＩＭｉｎꎬＬＩＪｉｎｇꎬｅｔａｌ.ＭｉｃｒｏｗａｖｅＲａｐｉｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮｉｃｋｅｌ￣ＣｏｂａｌｔＢｉｍｅｔａｌｌｉｃＨｙｄｒｏｘｉｄｅｆｏｒＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＶａｃＥｌｅｃｔｒｏｎꎬ２０１８ꎬ４:６３￣７２(ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ).张雄ꎬ魏民ꎬ李敬ꎬ等.应用于超级电容器微波快速合成镍钴层状双金属氢氧化物[Ｊ].真空电子技术ꎬ２０１８ꎬ４:６３￣７２.[７]ＳｉｎｇｈＳꎬＳｈｉｎｄｅＮＭꎬＸｉａＱＸꎬｅｔａｌ.ＴａｉｌｏｒｉｎｇｔｈｅＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙＦｏｌｌｏｗｅｄｂｙｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＮｉＭｎ￣ＬＤＨＮａｎｏｓｈｅｅｔＡｒｒａｙｓＴｈｒｏｕｇｈＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｏ￣ｄｏｐｉｎｇｆｏｒＨｉｇｈ￣ＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＤａｌｔｏｎＴｒａｎｓꎬ２０１７ꎬ４６(３８):１２８７６￣１２８８３.[８]ＹａｎｇＷꎬＧａｏＺꎬＷａｎｇＪꎬｅｔａｌ.ＳｏｌｖｏｔｈｅｒｍａｌＯｎｅ￣ＳｔｅｐＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮｉ￣ＡｌＬａｙｅｒｅｄＤｏｕｂｌｅＨｙｄｒｏｘｉｄｅ/ＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅ/ＲｅｄｕｃｅｄＧｒａｐｈｅｎｅＯｘｉｄｅＳｈｅｅｔＴｅｒｎａｒｙＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈＵｌｔｒａｈｉｇｈＣａｐａｃｉｔａｎｃｅｆｏｒＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＡＣＳＡｐｐｌＭａｔｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅｓꎬ２０１３ꎬ５(１２):５４４３￣５４５４.[９]ＷａｎｇＬꎬＱｉｎＫꎬＬｉＪꎬｅｔａｌ.ＮａｎｏｔｕｂｕｌａｒＮｉ￣ＳｕｐｐｏｒｔｅｄＧｒａｐｈｅｎｅ＠ＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＮｉＣｏ￣ＬＤＨｗｉｔｈＵｌｔｒａｈｉｇｈＶｏｌｕｍｅｔｒｉｃＣａｐａｃｉｔａｎｃｅｆｏｒＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＡｐｐｌＳｕｒｆＳｃｉꎬ２０１８ꎬ４５３:２３０￣２３７.[１０]ＫｕｌｋａｒｎｉＳＢꎬＪａｇａｄａｌｅＡＤꎬＫｕｍｂｈａｒＶＳꎬｅｔａｌ.ＰｏｔｅｎｔｉｏｄｙｎａｍｉｃＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＩｎｆｌｕｅｎｃｅｄＣｏ１－ｘＮｉｘＬＤＨｓＴｈｉｎＦｉｌｍＥｌｅｃｔｒｏｄｅｆｏｒＲｅｄｏｘＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＩｎｔＪＨｙｄｒｏｇｅｎＥｎｅｒｇｙꎬ２０１３ꎬ３８(１０):４０４６￣４０５３.[１１]ＷａｎｇＸꎬＨｕａｎｇＦꎬＲｏｎｇＦꎬｅｔａｌ.ＵｎｉｑｕｅＭＯＦ￣ＤｅｒｉｖｅｄＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＭｎＯ２Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ＠ＮｉＣｏ￣ＬＤＨ/ＣｏＳ２ＮａｎｏｃａｇｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｓＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＪＭａｔｅｒＣｈｅｍＡꎬ２０１９ꎬ７(１９):１２０１８￣１２０２８.[１２]ＬｅＫꎬＷａｎｇＺꎬＷａｎｇＦꎬｅｔａｌ.Ｓａｎｄｗｉｃｈ￣ＬｉｋｅＮｉＣｏＬａｙｅｒｅｄＤｏｕｂｌｅＨｙｄｒｏｘｉｄｅ/ＲｅｄｕｃｅｄＧｒａｐｈｅｎｅＯｘｉｄｅＮａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅＣａｔｈｏｄｅｓｆｏｒＨｉｇｈＥｎｅｒｇｙＤｅｎｓｉｔｙＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＤａｌｔｏｎＴｒａｎｓꎬ２０１９ꎬ４８(１６):５１９３￣５２０２.[１３]ＺｈｏｕＬＪꎬＨｕａｎｇＸꎬＣｈｅｎＨꎬｅｔａｌ.ＡＨｉｇｈＳｕｒｆａｃｅＡｒｅａＦｌｏｗｅｒ￣ＬｉｋｅＮｉ￣ＦｅＬａｙｅｒｅｄＤｏｕｂｌｅＨｙｄｒｏｘｉｄｅｆｏｒＥｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｔｉｃＷａｔｅｒＯｘｉｄａｔｉｏｎＲｅａｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＤａｌｔｏｎＴｒａｎｓꎬ２０１５ꎬ４４(２５):１１５９２￣１１６００.[１４]ＬｉＴꎬＬｉＲꎬＬｕｏＨ.ＦａｃｉｌｅｉｎＳｉｔｕＧｒｏｗｔｈｏｆＮｉ/Ｃｏ￣ＬＤＨＡｒｒａｙｓｂｙＨｙｐｏｔｈｅｒｍａｌＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｆｏｒＡｌｌ￣Ｓｏｌｉｄ￣ＳｔａｔｅＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＪＭａｔｅｒＣｈｅｍＡꎬ２０１６ꎬ４(４８):１８９２２￣１８９３０.[１５]ＬｉａｎｇＨꎬＬｉｎＪꎬＪｉａＨꎬｅｔａｌ.ＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＮｉＣｏ￣ＬＤＨ/ＮｉＣｏＰ＠ＮｉＭｎ￣ＬＤＨＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｏｄｅｓｏｎＣａｒｂｏｎＣｌｏｔｈｆｏｒＥｘｃｅｌｌｅｎｔＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＪＭａｔｅｒＣｈｅｍＡꎬ２０１８ꎬ６(３１):１５０４０￣１５０４６.[１６]ＬｉＭꎬＣｈｅｎｇＪＰꎬＬｉｕＦꎬｅｔａｌ.３Ｄ￣ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｄＮｉｃｋｅｌ￣Ｃｏｂａｌｔ￣ＭａｎｇａｎｅｓｅＬａｙｅｒｅｄＤｏｕｂｌｅＨｙｄｒｏｘｉｄｅ/ＲｅｄｕｃｅｄＧｒａｐｈｅｎｅＯｘｉｄｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅｆｏｒＨｉｇｈ￣ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ[Ｊ].ＣｈｅｍＰｈｙｓＬｅｔｔꎬ２０１５ꎬ６４０(１００):５￣１０.[１７]ＣａｏＦꎬＧａｎＭꎬＭａＬꎬｅｔａｌ.ＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＳｈｅｅｔ￣ＬｉｋｅＮｉ￣ＣｏＬａｙｅｒｅｄＤｏｕｂｌｅＨｙｄｒｏｘｉｄｅＤｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍａＭＯＦＴｅｍｐｌａｔｅｆｏｒＨｉｇｈ￣ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＳｙｎｔｈＭｅｔꎬ２０１７ꎬ２３４:１５４￣１６０.[１８]ＪｉａＨꎬＷａｎｇＺꎬＺｈｅｎｇＸꎬｅｔａｌ.ＩｎｔｅｒｌａｃｅｄＮｉ￣ＣｏＬＤＨＮａｎｏｓｈｅｅｔｓＷｒａｐｐｅｄＣｏ９Ｓ８ＮａｎｏｔｕｂｅｗｉｔｈＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＴｏｗａｒｄＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ[Ｊ].ＣｈｅｍＥｎｇＪꎬ２０１８ꎬ３５１:３４８￣３５５.[１９]ＬｉＪꎬｈｅｎＳꎬＺｈｕＸꎬｅｔａｌ.ＴｏｗａｒｄＡｅｒｏｇｅｌＥｌｅｃｔｒｏｄｅｓｏｆＳｕｐｅｒｉｏｒＲａｔｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓＴｈｒｏｕｇｈＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄＨｏｌｌｏｗＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｆＮｉＣｏ２Ｏ４[Ｊ].ＡｄｖＳｃｉꎬ２０１７ꎬ４(１２):１７００３４５.[２０]ＬｉａｎｇＨꎬＬｉｎＪꎬＪｉａＨꎬｅｔａｌ.ＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＮｉＣｏ￣ＬＤＨ＠ＮｉＯＯＨＣｏｒｅ￣ＳｈｅｌｌＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＣｌｏｔｈａｓＢａｔｔｅｒｙ￣ＬｉｋｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅｆｏｒＳｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ[Ｊ].ＪＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅｓꎬ２０１８ꎬ３７８:２４８￣２５４.５８５㊀第５期安露露等:镍钴氢氧化物的制备及其电化学性能６８５应用化学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷㊀ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮｉｃｋｅｌＣｏｂａｌｔＨｙｄｒｏｘｉｄｅａｎｄＩｔｓＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＡＮＬｕｌｕꎬＭＩＪｉｅ∗(ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＴａｉｙｕａｎ０３００２４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋꎬｔｈｅｆｌａｋｅｎｉｃｋｅｌｃｏｂａｌｔｈｙｄｒｏｘｉｄｅｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏ￣ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄꎬａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｎｉｃｋｅｌｔｏｃｏｂａｌｔｍｏｌａｒｒａｔｉｏｓｏｎｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｅｘｐｌｏｒｅｄ.ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸ￣ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ(ＸＲＤ)ꎬｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ(ＳＥＭ)ꎬＸ￣ｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ(ＸＰＳ)ａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｐｏｒｅｓｉｚｅａｎａｌｙｚｅｒ(ＢＥＴ).Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｃｙｃｌｉｃｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙꎬｇａｌｖａｎｏｓｔａｔｉｃｃｈａｒｇｅ/ｄｉｓｃｈａｒｇｅꎬｅｔｃ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｎｉｃｋｅｌｃｏｂａｌｔｈｙｄｒｏｘｉｄｅ(ｎ(Ｎｉ)ʒｎ(Ｃｏ)＝４ʒ１)ｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｕｓｅｄａｓｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌꎬｉｔｈａｓａｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｏｆ１８５２Ｆ/ｇａｔａｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｏｆ０ ５Ａ/ｇ.Ｗｈｅｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２０ｔｉｍｅｓꎬｉｔｓｔｉｌｌｈａｓａｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｏｆ１３３０Ｆ/ｇ.Ｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄｗｉｔｈｎｉｃｋｅｌｃｏｂａｌｔｈｙｄｒｏｘｉｄｅａｓｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄａｃｔｉｖｅｃａｒｂｏｎａｓｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌ.Ｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｃｅｌｌｐｏｓｓｅｓｓｅｓａｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙｏｆ５２Ｗｈ/ｋｇａｔａｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙｏｆ３４６Ｗ/ｋｇꎬａｎｄｓｕｐｅｒｉｏｒｃｙｃｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ(ｔｈｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎｏｆ９２％ａｆｔｅｒ１００００ｃｙｃｌｅｓ).Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｆｌａｋｅｎｉｃｋｅｌｃｏｂａｌｔｈｙｄｒｏｘｉｄｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｎｉｃｋｅｌｃｏｂａｌｔｈｙｄｒｏｘｉｄｅꎻｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓꎻｃｙｃｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙＲｅｃｅｉｖｅｄ２０１９￣１１￣２５ꎻＲｅｖｉｓｅｄ２０２０￣０１￣１７ꎻＡｃｃｅｐｔｅｄ２０２０￣０３￣１１ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＭａｊｏｒＰｒｏｊｅｃｔｓｏｆＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ(Ｎｏ.ＭＣ２０１５￣０４)Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ:ＭＩＪｉｅꎬｐｒｏｆｅｓｓｏｒꎻＴｅｌ:０３５１￣６０１８０８０ꎻＥ￣ｍａｉｌ:ｍｉｊｉｅ１１１＠１６３.ｃｏｍꎻＲｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔｓ:ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ。
《镍锰基复合电极材料的制备及其超级电容性能研究》范文
《镍锰基复合电极材料的制备及其超级电容性能研究》篇一摘要：本文着重研究了镍锰基复合电极材料的制备工艺及其在超级电容领域的应用。
通过实验，我们成功制备了具有优异电化学性能的镍锰基复合材料，并对其结构、形貌及电化学性能进行了详细分析。
研究结果表明，所制备的镍锰基复合电极材料在超级电容领域具有较高的应用潜力。
一、引言随着现代科技的不断发展，超级电容作为一种新型的储能器件，因其高功率密度、快速充放电、长寿命等优点，在电动汽车、可再生能源存储等领域得到了广泛的应用。
电极材料作为超级电容的核心部分，其性能的优劣直接决定了超级电容的性能。
因此，研究高性能的电极材料对于提高超级电容的性能具有重要意义。
本文以镍锰基复合电极材料为研究对象，对其制备工艺及电化学性能进行了深入研究。
二、材料制备1. 材料选择与配比本实验选用镍盐和锰盐作为主要原料，通过控制原料的配比，制备出不同比例的镍锰基复合材料。
2. 制备方法采用溶胶凝胶法结合高温煅烧工艺，通过控制反应温度、时间等参数，成功制备出镍锰基复合电极材料。
三、材料结构与形貌分析1. XRD分析通过X射线衍射分析，确定了所制备材料的晶体结构，结果表明，所制备的镍锰基复合材料具有较高的结晶度。
2. SEM分析扫描电子显微镜观察显示，所制备的镍锰基复合材料具有均匀的颗粒分布和良好的形貌。
四、电化学性能研究1. 循环伏安法（CV）测试通过循环伏安法测试，分析了所制备的镍锰基复合电极材料的充放电性能。
结果表明，该材料具有较高的比电容和优异的充放电性能。
2. 恒流充放电测试恒流充放电测试结果表明，所制备的镍锰基复合电极材料具有较长的循环寿命和较高的能量密度。
3. 阻抗谱分析阻抗谱分析表明，所制备的镍锰基复合电极材料具有较低的内阻和良好的离子扩散性能。
五、结论通过实验研究，我们成功制备了具有优异电化学性能的镍锰基复合电极材料。
该材料具有较高的比电容、优异的充放电性能、较长的循环寿命和较低的内阻。
氢氧化镍复合纳米材料的制备和电化学性能研究
Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｆｏｕｒ ｐａｒｔｓ，ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： １．Ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐａｒｔ，Ｆｉｒｓｔ ｏｆ ａｌｌ，ｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｃｌａＳｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒｅ ａｎｄ
ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ．
４．静止法．制备花状的氢氧化镍／金复合纳米薄膜。本法只是简单的将甲苯稀 释的三乙胺（微量）滴在含有硝酸镍和金纳米的混合溶液的表面，短时间后，待甲 苯挥发完，就会在气／液界面发现氢氧化镍／金的复合薄膜，本法制备的薄膜，同 样是接触气体的一面较为光滑，在接触液体的一面可以看到颗粒花状的微观形 貌。分别用膜的两面制备半胱氨酸、多巴胺、抗坏血酸以及葡萄糖的传感器进行 循环伏安特性比较，发现复合薄膜的两面在这些传感器中性能相差不大，但是在 碱性的电介质中，膜接触液体的一面存在较大的电容。
ｓｅｎｓｏｒｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｂｙ ｂｏｔｈ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｃｙｃｌｉｃ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｅｒ，ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｆｅｗ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉｎｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ， ｏｎｅ ｓｉｄｅ ｏｆｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｉｎ ｃｏｎｔａｃｔ、柝ｔｈ ｌｉｑｕｉｄ ｅｍｅｒｇｅｄ ａ ｌａｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ．
超级电容器的制备及性能分析
超级电容器的制备及性能分析随着科技的不断进步，新型电力储存设备——超级电容器逐渐成为研究的热点。
与传统的化学电池相比，超级电容器具有高能量密度、长寿命、快速充放电等优势，因此在可再生能源、电池车等领域有着广泛的应用前景。
那么超级电容器的制备及性能分析又有哪些关键技术呢？一、超级电容器的制备超级电容器的制备过程主要有电化学、化学浸渍、蒸发凝固法等几种方法。
其中，最常见的是电化学法，其制备流程如下：1.基板准备：先准备好钨、锰等金属基板，然后在其表面沉积一层镍或钴等导电金属；2.涂层制备：将氧化钴或其他金属氧化物颗粒分散在溶液中，再经过处理用来稳定溶液；3.涂层电极：将稳定后的涂层涂在基板上，并且通过电沉积等方法使镍或钴等金属氧化物与金属基板粘结定位；4.电沉积：使用外加电压，通过离子导电性使金属氧化物在电极中沉积，即形成一些微小颗粒，从而形成电极。
二、超级电容器的性能分析超级电容器作为电力储存新方向，在未来有着广阔的应用前景。
但是，它的性能分析是制备之后必须要面对的难题。
1.容量超级电容器的容量一般通过电容测量仪来测定，其容量大小同时与电极的表面积、层数、电解液浓度等因素有关。
制备超级电容器时，可通过增加电极面积、增加电解液浓度等方式来提高容量。
2.电压超级电容器电压为制约其应用所面临的主要问题之一。
电压则可以通过高效电解液来解决，在提高电压的同时，也需要注意电解液的安全性。
3.充电速度超级电容器的充电速度是特别重要的，充电速度的快慢会直接影响其应用领域。
测量电容器的充电速度，可以通过计算充电电流与电容器容量的比例来判断。
总之，对于制备超级电容器过程中的一些关键技术，以及在实际应用中遇到的性能问题进行分析和解决，都需要进行综合考量和研究。
通过这些工作，我们能够更好地探究超级电容器的应用前景，推动其向着更广泛的领域拓展。
真空烧结制备氧化镍及其超级电容器特性的研究
件下制备 Ｎ Ｏ的研究还未见报道。 ｉ
收 稿 日期 ：０ ６１ －８ ２ ０ １２ 基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（ ．０ ００ ９ ； Ｎｏ ５３ ７０ ） 四川省教育厅科技基金（ ｏ ２ ０ Ｃ ２ ） 西华大学人才基金 （ ． ０ ２ １９ 。 Ｎ ．ｏ ６ ｏ ５ ； Ｎｏ Ｒ ６ ００ ） 作者简介 ： 胜 （９ ３）男 ， 李 １７ 一 ， 湖南怀化人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方 向为电子材料。
立体结 构 中的储 留达 到储 存 能 量 的 目的 ， 然其 充 虽 放 电特性 与 双 电层 电 容 极 其 相 似 ， 其 储 能机 理 但 与活性炭 材料 表 面的二 维 吸附有 较 大 的差别 ， 因此 在具有 大 电流 连续 充 放 电性 能 的 同 时 ， 具 有 普 通 还
双电层 电容所 不 具 有 的大 容量 ， Ｒｕ 等 贵 重 金 以 ３ ｏ 属 氧化物 为 电极 材料 的超级 电容 器 已经应 用于 多个
空处理所得氧化镍 具有 最高 比电容值 ， 达到 ３ １９ ／ 。对 比研究真空烧结炉和管式电阻炉两种工艺下 对电容器 ６ ．２Ｆ ｇ
比电容量 的影 响 ， 表明 Ｎｉ Ｈ） 经真空烧结炉处理所得 ＮＯ 的比电容均高 于采用 管式电 阻炉处理所 得 Ｎｉ （ ２ Ｏ ｉ Ｏ的 比
电容。因而采用真空烧结炉制备 ＮＯ是一种提高 比电容的有效手段 。 ｉ 关键 词 ： 超级电容器 ； 真空处理 ； 溶胶一凝胶法 ； 氧化镍 ； 比电容量
磁力 搅拌 器上 进行 ， 边加 热 边 高 速搅 拌 。然后 将 此
氢氧化镍电极材料制备及展望
氢氧化镍电极材料制备及展望氢氧化镍作为Ni-MH二次电池的主要正极活性材料，对电池的容量和寿命起着关键性的作用。
本文综述了氢氧化镍电极材料的制备方法，介绍了纳米氢氧化镍制备进展，并从工艺和材料性能改进的角度探讨了其未来研究发展方向。
氢氧化镍由于具有出色的电化学性能，广泛应用于多种二次电池的正极材料，如MH-Ni、H2-Ni、Cd-Ni电池。
作为Ni-MH二次电池的主要正极活性材料，氢氧化镍的品质对电池的容量和寿命起着关键作用。
本文综述了氢氧化镍的传统生产方法以及纳米氢氧化镍的研究进展。
氢氧化镍电极的传统制备方法1.电沉积方法电沉积方法即在外加电流作用下，在电极上产生的OH-和溶液中的Ni2+反应生成Ni（OH）2，并沉积在电极上。
通过控制试验条件和添加剂可以得到β-Ni（OH）2或者α-Ni（OH）2。
通过添加适当的添加剂也有可能用于生产纳米氢氧化镍。
关于电极上OH-产生的机理目前还存在争论，以硝酸盐为例主要包括3种，即NO3-+H2O+2e→NO2-+2OH-（1）或342或NO3-+7H2O+8e→NH4++10OH-（3）从电化学反应动力学的角度考虑，反应（1）更合理一些，后两者都是同时转移了8个电子，这点从反应动力学角度考虑几率很小。
2.化学沉淀法化学沉淀法是直接将碱溶液与镍盐溶液混合，Ni2+与OH-反应生成氢氧化镍沉淀。
如果使用纯镍盐作原料，则得到β+Ni（OH）2，如果含有适当的添加剂，可以得到α-Ni（OH）2。
该方法可以使用水溶液，也可以使用有机溶液，如王军强[1]用硫酸镍溶液与含有一定量氨水的氢氧化钠溶液在反应温度50℃、氨水浓度0.40摩尔/升、PH=10条件下反应，得到充放电性能优良的β-Ni（OH）2相。
夏熙和魏莹[2]在无水乙醇体系中，将Ni（NO3）2和氨水反应，得到α-Ni（OH）2，在一定温度下，在碱中陈化转化为β-Ni（OH）2。
使用该方法制备的材料的形貌与制备条件、混合方式密切相关，文献[3]报道了花朵形状的β-Ni（OH）2和NiO混合产物。
新型超级电容器的制备及性能研究
新型超级电容器的制备及性能研究随着科技的不断进步，电子产品越来越多，同时对能源密集型设备的需求也在逐渐增加。
所以新型电池或电容器的制备也变得越来越重要。
其中，超级电容器以其高能量密度、高功率密度、长寿命等特点而备受关注。
本文将介绍新型超级电容器的制备及性能研究。
1. 新型超级电容器制备方法超级电容器主要由电极材料和电解质两部分组成，其中电极材料是关键。
现有研究表明，碳材料是制备超级电容器的主要选择。
首先，我们需要准备合适的碳材料。
传统的制备方法包括热处理、电化学氧化和化学气相沉积等。
但是这些方法的制备成本较高，并且难以控制碳材料的形状和尺寸。
近年来，一些新型碳材料的制备方法被提出。
例如，通过机械球磨和高温石墨化的方法，可以制备出纳米多孔碳材料。
这种碳材料形态独特、比表面积大、孔隙率高，更适合制备超级电容器。
接着，通过将制备好的纳米多孔碳材料与电解质混合，再制备出电极材料。
电解质的选择也很重要。
传统电解质的导电性较差，会限制超级电容器的性能。
最近，一些新型电解质的开发，如离子液体电解质、超级电容器自融合电解质等，被用于制备超级电容器，取得了很好的性能表现。
2. 新型超级电容器性能研究制备超级电容器后，需要对其特性进行研究。
首先需要考察的是超级电容器的循环稳定性。
循环稳定性是超级电容器的关键指标之一。
一些研究发现，通过适当调整电解质的比例和电极材料的结构等，可以显著提高超级电容器的循环稳定性。
其次，需要考察超级电容器的能量密度和功率密度。
能量密度和功率密度是超级电容器的另外两个重要参数。
现有研究表明，使用纳米多孔碳材料制备的电极材料，具有更高的比表面积和孔隙率，可以提高能量密度和功率密度。
此外，还需要考虑超级电容器的导电性能。
通过对超级电容器内电子的传递过程进行控制，可以大幅提高导电性能。
3. 新型超级电容器应用前景超级电容器具有高能量密度、高功率密度、长寿命等优点，在电子产品、电动汽车、储能等领域有广泛的应用前景。
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第４ ０卷 第 １ 期
Ｖｏ １ ．４ ０ Ｎｏ 。ｌ
西 南 师 范 大 学 学 报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
国 家 的 重 视 ｊ ．
目前 超 级 电容 器 的最佳 电极 材料 是 贵金 属 氧化 物 Ｒ ｕ Ｏ ，它 具 有很 高 的 比容 量 和 良好 的 电导 率 ， 但 其
价 格 十分 昂贵 ］ ．因此 ，人们 寻找 各种 方法 减少 贵金 属用 量 或 寻找 性 能相 当而 价格 低 廉 的替 代 材 料．研 究
２ ０ １ ５年 １月
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ５
氢 氧化 镍 纳 米 片 的制 备 及 其超 级 电容 性 能①
潘 陈玉 洁 ， 郭秋萍 ， 王黎 阳， 杨 彩凤 ， 赵建伟 ， 秦 丽 溶
西 南 大 学 物 理 科 学 与技 术 学 院 ， 重庆 ４ ０ ０ ７ １ ５
也 将 发 挥 重 要 作 用 ． 因 此 ，超 级 电 容 器 被 认 为 是 ２ １世 纪 最 具 有 希 望 的 一 种 新 型 绿 色 储 能 装 置 ，它 的 出
现 填 补 了传 统 的静 电 电容 器 和化 学 电源 之 间 的空 白，并 以 其 优 越 的性 能 及 广 阔 的应 用 前 景 受 到 了 各 个
中 图分 类 号 ：ＴＢ ３ ２ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ０—５ ４ ７ １ （ ２ ０ １ ５ ） １—０ ０ ３ ４一Ｏ ５
近年 来 ，由于不 可 再 生 资 源 日益 枯 竭 及 其 对 环 境 的 负 面 影 响 越 来 越 突 出 ，人 们 对 于 高 容 量 、高 效
．
通 信作 者 ：赵 建 伟 ， 副 教授 ．
３ ６
西南 师 范大学 学报 （ 自然科 学版 ）
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第４ ０卷
利 用 Ｘ～ 射线 衍射 仪 （ ＸＲ Ｄ） 对泡 沫镍 上生 长 的 Ｎｉ （ ｏＨ） 纳 米 片进 行 了物 相 结构 分 析 化 镍 为 原 料 ，采 用 水 热 法 制 备 了泡 沫 镍 载 Ｎｉ （ ＯＨ） ｚ 纳 米 片 电 极 ，利 用 扫 描 电 镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 观 测 了 纳
米 片 的形 貌 ，利 用 Ｘ一 射 线衍 射 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 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 （ ０Ｈ） 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 １ ０ ｍＡ／ ｃ ｍ 的 情 况 下 ， 其 面积 比 电 容 为 ２ ５ ５ ｍＦ ／ ｃ ｍ ． 关 键 词 ：氢 氧 化 镍 ； 纳 米 片 ；水 热 法 ； 超 级 电容
有 传 质性能 好 、 表 面积 大 、活性 高等 优点 的 电化 学 电容 器 电极 材 料 ，并通 过循 环 伏安 、恒 流 充放 电和 交 流
阻抗 等方法 研究 了其 电化 学 电容性 能．
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收 稿 日期 ：２ ０ １ ４— ０ ４ —１ ５ 基 金 项 目 ：国 家 级 大 学 生 创 新 创业 训 练计 划 项 目 （ ２ ０ １ ４ １ ０ ６ ３ ５ ０ ５ ７ ） ；西南 大 学本 科 生科 技 创 新 基 金 项 目 （ １ ３ １ ８ ０ ０ ５ ） 作 者 简 介 ：潘 陈 玉 洁 （ １ ９ ９ ４ 一 ） ，女 ，四川 成 都 人 ，大 学 本 科 学 生 ，主要 从 事 纳 米 材 料 的 合 成 及 电 化 学 应用 研 究
率 、长 循 环 寿命 并 具 有 低成 本 的环保 储 能 装 置 的需 求 越 来越 迫 切 ．电化 学 超 级 电容 器 因 其具 有 高 于 电池
的 功率 密 度 ，高 于传 统 静 电 电容 器 的能 量 密 度 ，以及 １ Ｏ万 次 以上 的充 放 电循 环 寿 命 和 免 维 护 、可 靠 性 高 等特 点 而备 受 关 注 ｌ １ ］ ．超 级 电容器 在 电动 车或 混 合 动 力 车 、电子 消 费 品 、移 动 通 讯 、大 功 率 电源 等领 域 有广 阔 的应 用 空 问．同时 ，作 为高 脉 冲 电 流发 生 器 电 源 ，超 级 电 容 器 在 航 空 航 天 、国 防 、通 信 等 领 域