镍钴基过渡金属复合物的制备、掺杂及其性能研究

发布时间：2021-03-31 09:16

　　日益严峻的全球环境和能源需求,亟待开发清洁能源和先进的能源储存、转换设备。由于较佳的理论电容和成本效益,镍钴基复合材料在超级电容器和燃料电池的电极材料领域广泛应用。然而,由于其容易团聚及较差的循环稳定性、导电性,阻碍了其实际应用。本文主要通过构建镍钴基（Ni-Co）化合物及C、N、S等掺杂原子之间的相互作用,解决纳米粒子间的团聚作用造成的电化学性能衰退等问题。同时,该类化合物在非贵金属电催化剂方面也具备很大的发展空间。本文尝试氟掺杂来修饰Ni-Co化合物,提高其相应电催化性能。本文主要以镍钴基复合物材料为研究对象,进行相关材料的掺杂、形貌研究和相应应用前景的探索。使用镍、钻的硝酸盐、乙二醇为原料,尿素为沉淀剂,葡萄糖为碳源,经过水热法一步合成富碳的碱式碳酸Ni-Co化合物。进行不同富C量的实验,探讨了 C添加量对复合物形貌的影响。并通过三电极测试结果说明,葡萄糖与硝酸钴投料质量比为2时,Ni-Co化合物（Ni2Co1-C2）呈现相对独立的康乃馨状形貌,拥有1666F/g（0.5A/g）的比电容。另外,Ni2Co1-C2样品经过1000圈循环之后（5A/g）,比电容仍可保留89.9%。在... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

实验示意简图

２?Ｔｈｅｔａ?（Ｄｅｇｒｅｅ）??图２．２富碳碱式镍钴化合物样品的ＸＲＤ衍射图谱??图２．２是所得富碳碱式镍钴化合物样品的ＸＲＤ图谱。其中Ｎｉ２Ｃ〇１－ＣＧ为未添加葡萄??糖的条件下，所制备得到的镍钴化合物。对比标准卡片Ｎｉａ７５Ｃ〇（）．２５（Ｃ０３）ａｉ２５（〇Ｈ）２?（ＪＣＰＤＳ??Ｎｏ．?４０－０２１６），可以发现所得到的富碳碱式镍钴盐材料为纯相的??Ｎｉ０．７５Ｃ〇ａ２５（ＣＯ３）ａｉ２５（〇Ｈ）２。此外，在镍钴原料投入量不变的状况下，随着Ｃ添加量的增??力口，材料的衍射峰峰强度逐渐变弱，尤其是（００３）衍射峰逐渐减弱甚至趋向于消失，这说??明材料的结晶性随Ｃ添加量的增加而变差。??１４??

２?Ｔｈｅｔａ?（Ｄｅｇｒｅｅ）??图３．１?Ｎ，Ｓ掺杂富碳碱式镍钴化合物样品的ＸＲＤ衍射图谱??图３．１为所得Ｎ，Ｓ掺杂富碳碱式镍钴化合物样品的ＸＲＤ图谱。其中Ｎｉ２Ｃ〇１Ｃ２－Ｓ０??是没有添加硫脲条件下制备获得的摄钻化合物。对比标准卡片Ｎｉａ７５Ｃ〇０．２５（Ｃ〇３）０．１２５（〇Ｈ）２??（ＪＣＰＤＳ?Ｎｏ．?４０－０２１６），可以发现所得到的Ｎ，?Ｓ掺杂富碳碱式镍钴盐材料均大致对应于??该物质。此外，在镍钴及Ｃ投入量不变的情况下，随着硫脲添加量的增多，材料的衍射??峰峰强度逐渐降低，尤其是（００３）衍射峰先是明显突出，后又逐渐减弱进而消失，这??说明材料的结晶性随硫脲量的过量增加而又变差。??画圓顯??图?３．２?样品?ＳＥＭ?电镜照片（ａ）Ｎｉ２Ｃ〇ｉＣ２＿Ｓ〇；?（ｂ）Ｎｉ２Ｃ〇ｉＣ２－Ｓ〇．５；?（ｑｃＤＮｈＣｃ＾Ｃａ－Ｓｕ?（６）１＾２０＾０８２；??（ｆ）?Ｎｉ２Ｃ〇ｉＣ２－Ｓ４〇??２２??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis of 3D Hexagram-Like Cobalt–Manganese Sulfides Nanosheets Grown on Nickel Foam: A Bifunctional Electrocatalyst for Overall Water Splitting[J]. Jingwei Li,Weiming Xu,Jiaxian Luo,Dan Zhou,Dawei Zhang,Licheng Wei,Peiman Xu,Dingsheng Yuan.  Nano-Micro Letters. 2018(01)
[2]钴酸锰/泡沫镍复合电极材料的制备及其电化学性能研究[J]. 张杰,许家胜,王琳,钱建华.  电子元件与材料. 2016(01)
[3]三维镍@聚苯胺复合电极的制备及其在超级电容器中的应用（英文）[J]. 苏育志,黎景卫,陈高锋,刘兆清,李楠.  广州大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]焦粉活性炭/Al-Ni（OH）2复合电极材料的制备及其超级容器性能[J]. 雒和明,杨鹏,赵霞,张建强.  应用化学. 2013(01)
[5]石墨烯/钴镍双金属氢氧化物复合材料的制备及电化学性能研究[J]. 牛玉莲,金鑫,郑佳,李在均,顾志国,严涛,方银军.  无机化学学报. 2012(09)
[6]Pt/CNT修饰的TiO2纳米管在甲醇催化氧化中的应用[J]. 刘绍欢,康青,杨丽霞,蔡青云.  化学传感器. 2010(04)



本文编号：3111190