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随着城市化、工业化程度的提高,以及人们迅速提高的生活水平,能源消耗以及环境污染将继续大幅增长。寻求新的技术手段为人们提供氢能、太阳能等新能源和清洁的环境已是迫在眉睫。纳米材料由于其较大的比表面积,较强的力学性能(如强度和韧性等),独特的光、电、磁、热等性质已经受到世界各国科研工作者的重视,其中镍基纳米材料凭借其资源丰富,成本低廉,反应活性高等优点在众多纳米材料中脱颖而出,拥有很大的发展潜力。因此,基于镍基纳米材料的独特的性质和广泛的应用,本论文详细讨论了镍基纳米材料在光电催化,太阳能电池,锂离子电池中的应用。研究内容如下:(1)二维Ni-Ti02纳米片的可控制备及其光电催化性能研究。采用溶胶-凝胶法可控合成了二维Ni-Ti02纳米片。通过XRD、XPS、TEM、SEM等测试手段对对样品的结构和形貌进行详细的表征。当其作为析氧反应的光电催化剂时,确实也表现出较高的催化活性和光敏性。在1.7 V电压条件下,电流密度为20.05 mAcm-2,比无光照的条件下扩大了大约2.25倍。从反应动力学的角度出发,Ni-Ti02在黑暗条件下的塔菲尔斜率是139 mVdec-1。更重要的是,在光照后,塔菲尔斜率显著降低至91 mVdec-1。我们所提出的Ni-TiO2纳米片结构能够为更加节能的光电催化提供新的途径。(2)负载型Ni-TiO2在钙钛矿太阳能电池中的性能研究。能够显著增加钙钛矿太阳能电池的光电转换效率的最优条件是0.3wt%Ni-TiO2(0.05),而其中负载的Ni金属可以起到提高电子的迁移率、实现有效的电子转移。在AM1.5G的光照条件下,引入的Ni-Ti02确实能够有效的提高的光电转换效率和填充因子,其中光电转换效率从8.73%增加到10.71%。我们的工作提供了一个有效的方法提高电子的转移,进而实现较高的光电转换效率。(3)“kiwano-like”NiS2纳米材料的设计合成及锂离子电池性能研究。通过简易的水热法合成了独特的“kiwano-like”NiS2空心结构,并且通过电化学测试证实了当用作锂离子电池正极材料时确实具有优异的循环性能,在电流密度50 mAg-1下,100次循环后仍保持容量为681 mAhg-1,即使在0.2 C的高电流密度下进行400次循环后仍具有优异的长寿命循环稳定性(580.6 mAhg-1)。原位TEM分析结果证实循环稳定好的原因是锂化后仅形成单一的中间产物,即Ni3S4,而不是其他的硫化镍。我们所提出的“kiwano”结构概念将是用于增强电极材料的循环寿命的实用结构。