硫化镍电极材料的制备及其电化学性能研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cookid
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
相比电池,超级电容器可满足设备对大电流、高循环稳定性和大功率的需求,并其可以在较重负载的系统中实现能量回收;相比传统电容器其具有更高的功率密度和更长的循环寿命等优势而得以快速发展。硫化镍作为电极材料时具有原子层状结构、多晶型、丰富的氧化还原活性位点、理论容量高等优点,但在实际应用中其比电容却远低于理论值并且循环性能需进一步提高。本论文首先通过简单的一步水热法合成三种羟基卤化镍。随后以三种羟基卤化镍作为前驱体,硫脲为硫源,再次通过水热将其硫化并成功制备了三相NixSy。最后,利用正交试验设计得到最优硫化条件并通过调节硫化时间成功实现了产物的组成调控。具体内容如下:(1)羟基卤化镍的合成及性能研究。通过简单的溶剂热法成功制备了具有花状分层微球结构的羟基氯化镍以及微球状的羟基溴化镍和纳米片状的羟基碘化镍。实验发现不同卤素阴离子镍源会对产物的组成、形貌产生影响。电化学测试发现,Ni(OH)Cl电极具有最优异的性能,在1 A·g-1的电流密度下其比电容为142 m Ah·g-1。当组装成非对称超级电容器(Ni(OH)Cl//r GO ASC)时,该器件在功率密度为800W·kg-1时显示出了66 Wh·kg-1的高能量密度,在8000 W·kg-1的高功率密度下仍能保持能量密度为35.4 Wh·kg-1。(2)NixSy材料的制备及其性能研究。以羟基卤化镍为前驱体通过水热硫化成功合成了三种NixSy产物。通过XRD和HRTEM表征知道三种产物的组成均为α-Ni S、β-Ni S、Ni S2和Ni3S4的混合物。SEM和TEM表征发现三者拥有不同的形貌。将其作为超级电容器的电极材料,在三电极体系的实验中发现前驱体为羟基氯化镍时拥有最优的性能,其比容量最高(在1 A·g-1的电流密度下比电容为220.7m Ah·g-1)而前驱体为羟基溴化镍和羟基碘化镍时的电容值分别为212和209.4m Ah·g-1、电容保持率最大(10 A·g-1保持率为51.2%)。(3)高性能Ni Sy/Ni(OH)2材料的制备及其性能研究。以Ni(OH)Cl为前驱体采用水热法进行硫化,利用正交设计优化了制备参数。SEM表征发现材料呈现出微米球、微米花以及不规则等多种微观形貌。采用极差分析和指标趋势二元图对实验结果进行直观分析,结果表明所选择的三个因素中反应温度的影响最大,n(Ni(OH)Cl)/n(TU)次之,反应时间的影响最小,且最优的硫化水热条件是反应温度为200℃,n(Ni(OH)Cl)/n(TU)为0.3,反应时间为6 h。在硫化时间梯度的探究中,通过XRD分析发现材料的组成随着时间延长从α-Ni S、Ni S2和Ni(OH)2的混合物,到Ni(OH)2逐渐消失同时伴随β-Ni S生成,再到当水热时间为20 h时产物成分为β-Ni S以及少量的α-Ni S和Ni S2。SEM表征发现延长水热时间,产物形貌由花状先转变为微球,再转变为流星锤状。电化学结果表明,所有材料均表现出较高的电化学活性,其中,NS-6h电极的比容量最高,1 A·g-1时达到261.2 m Ah·g-1。当组装为非对称超级电容器(Ni Sy/Ni(OH)2//r GO-ASC)时,发现其在功率密度为800 W·kg-1时显示了36.4 Wh·kg-1的能量密度,在2 A·g-1的条件下循环10000次后,容量保持率为80.62%,并且两个器件串联可点亮50盏LED灯(3 W)。
其他文献
本试验旨在研究饲粮中添加膳食纤维对海兰褐蛋鸡生产性能、蛋壳品质、免疫球蛋白、肠道结构形态以及盲肠微生物的影响。本研究选取384只120日龄体重相近健康的海兰褐商品后备蛋鸡,随机分成4组,每组6个重复,每个重复16只鸡。120日龄到180日龄对照组(CK)饲喂基础日粮,试验组T1、T2、T3在基础日粮中分别添加0.8%、1.0%和1.2%的膳食纤维。试验全程按照《标准化海兰褐蛋鸡饲养指南》进行饲养管
农林生物质材料是包括禾本植物、藤本植物和木本植物以及草本植物等森林植物类可再生生物质资源与其内含物以及加工剩余物、使用过的木质废弃物和林地废弃物为原材料或基体材料,通过生物学、化学和物理等技术手段,加工制造环境友好、性能优异、用途广泛、附加值高、功能多样、具有现代新技术特点并能替代化石矿产资源产品的一类材料。本论文利用对甲苯磺酸对系列农林生物质材料进行了预处理并利用处理后的材料制备木塑复合材料,目
目前人造板工业中广泛使用的是合成高分子胶,不仅对环境有害而且成本高昂。淀粉胶黏剂具有来源广泛、价格低廉、绿色环保等众多优点,将淀粉胶黏剂应用于人造板可生产出胶粘性能优异的无醛胶合板。但是,由于淀粉胶耐水性差的缺点限制了其在木材工业中的应用,虽然国内外众多学者对淀粉进行了改性,但改性过程中使用了有毒物质,而且没有克服淀粉胶施胶困难的缺点。因此,本文以淀粉为主要原料,使用壳聚糖、聚乙烯醇对其进行改性制
黄曲霉(Aspergillus flavus)是自然界中广泛存在的一种腐生真菌,其最重要的危害是产生一种剧毒和强致癌性的次级代谢产物黄曲霉毒素(Aflatoxin)。黄曲霉及其毒素可污染粮食、食品以及饲料等从而造成严重的经济损失和食品安全问题。黄曲霉生长发育、环境胁迫应答和黄曲霉毒素产生的过程受到很多调控因子的控制。但是,黄曲霉中的大量的调控机制还不清楚。本研究以黄曲霉作为研究对象,利用生物信息学
自毒作用是造成甜瓜连作障碍的重要原因之一,肉桂酸(Cinnamic acid,CA)是甜瓜自毒物质的主要组分,会对植株生长发育产生显著不良影响,如抑制种子的萌发和幼苗的生长,加剧活性氧的累积等。褪黑素(Melatonin,MT)在缓解植物非生物胁迫中具有重要作用,本文以甜瓜品种“新银辉”为研究材料,通过在CA模拟甜瓜自毒胁迫条件下添加MT,分析MT缓解甜瓜自毒胁迫胁的效果及其发生机制,主要研究结果
土壤盐碱化严重抑制农林作物的生长,是世界各国普遍面临的问题,利用基因工程等技术对林木进行遗传改良或对良种进行高效繁殖是林木遗传育种工作的主要目标,可以有效促进盐碱地的使用。盐生植物具有复杂的耐盐调控网络,被广泛用作植物耐盐机理探究和农林作物耐盐改良的重要材料。互花米草(Spartina alterniflora)作为典型的盐生植物,可以耐高盐胁迫,同时作为林草类植物,互花米草的入侵严重影响了海岸带
自然界存在包括细菌、真菌、卵菌、病毒等在内的多种病原,它们在进化中形成了多种致病机制,可干扰植物的正常生长,对植物造成严重的伤害。为抵御病原菌的侵染,植物在长期的进化中形成了先天免疫系统,主要依赖两个层次的防御反应:病原相关分子模式诱发的免疫反应(PTI)和效应蛋白诱发的免疫反应(ETI)。在这两类防御反应中,蛋白质翻译后修饰都发挥着关键作用。腺苷二磷酸核糖化(ADP-ribosyaltion)修
小菜蛾是世界上危害十字花科植物最严重的迁飞害虫之一。肠道微生物在昆虫营养、生理和行为中起着重要的作用。前期研究肠道微生物多样性主要是基于16S rDNA的测序分析,但是该方法并不能区分肠道微生物中细菌的存活状态。细菌16S rc DNA可以衡量微生物的相对活性,有助于更好地了解微生物的状态和功能。为全面评价小菜蛾肠道微生物的组成和变化,特别是在不同生长发育过程以及不同生理状态下的活性微生物组成,本
随着微波光子技术的提出与迅速发展,使其在各个领域得到了广泛应用。尤其在光纤传感领域展现出了巨大的优势,利用光电振荡器与光纤传感技术组成的光纤传感系统,不仅拥有光纤传感技术体积小、质量轻、抗电磁干扰、抗辐射性好等优点,还具有光电振荡器精度高和解调速率快等优势,使得光纤传感技术在灵敏度和解调速率得到了进一步提升,在实际应用领域也更加广泛和成熟。因此,本文利用基于光电振荡器的光纤传感技术对痕量重金属离子
齿轮传动是最重要的一种机械传动形式之一,其依靠齿轮轮齿之间的相互推动来传递运动和动力,是装备制造业和国防工业中极其重要的关键基础件。伴随小模数齿轮在智能家居、精密机械等领域的广泛应用,对小模数齿轮传动提出了低噪声、高承载能力等更高的性能要求。因此,开展新型小模数齿轮的啮合理论、设计、制造等研究,具有重要的工程实用价值。线面对构齿轮是一种基于线面啮合理论提出的新型齿轮传动形式,目前已成功应用在航天领