類納米片陣列鈷酸鎳雜化結(jié)構(gòu)的合成及電化學(xué)性能研究.pdf

1、針對(duì)單一的鈷酸鎳粉體材料在電化學(xué)應(yīng)用中需要額外的粘結(jié)劑及電導(dǎo)率較低等問題，提出制備生長于導(dǎo)電基質(zhì)上的多級(jí)結(jié)構(gòu)鈷酸鎳(NiCo2O4)納米片材料，以增大電化學(xué)活性表面積、促進(jìn)電解質(zhì)在電極內(nèi)的擴(kuò)散，進(jìn)而提高電極材料電化學(xué)性能。本文分別采用簡便的一步溶劑熱法和一步水相檸檬酸修飾法制備了新穎的類納米片陣列鈷酸鎳/泡沫鎳納米墻材料及蜂巢狀NiCo2O4/rGO雜化材料，采用綜合表征方法研究了材料的微結(jié)構(gòu)、組成及形貌，考察了電催化甲醇氧化和超級(jí)電容

2、器性能，探討了結(jié)構(gòu)與性能的本質(zhì)關(guān)系。論文主要結(jié)論如下:
　　(1)采用簡便的一步溶劑熱法制備了系列類納米片陣列鈷酸鎳/泡沫鎳納米墻材料NCONW/NF-t（t=2、5、12、18、24h，為反應(yīng)時(shí)間）。綜合表征和時(shí)間依賴實(shí)驗(yàn)研究表明隨反應(yīng)時(shí)間延長，NiCo2O4納米墻結(jié)構(gòu)的表面粗糙度逐漸減小，這可歸因于更長的反應(yīng)時(shí)間導(dǎo)致的氨配位刻蝕使得構(gòu)成納米片的納米粒子尺寸減小。NCONW/NF-2具有最高表面粗糙度（Rf=1793），是由大小

3、約1388nm的超薄(29.8nm)介孔納米片垂直交錯(cuò)組成，其單個(gè)納米片由約29.8nm的近立方形粒子有序組成，粒間孔約20nm。
　　(2)電化學(xué)測試結(jié)果表明，NCONW/NF-t電極均具有顯著的電催化甲醇氧化活性。循環(huán)伏安測試表明，NCONW/NF-2的甲醇氧化性能最優(yōu)，在5mV·s-1掃描速率下，0.6V時(shí)該電極的電流密度高達(dá)133.2A·g-1，遠(yuǎn)高于目前已報(bào)道的NiCo2O4電極材料。在同樣掃描速率下500圈循環(huán)伏安法測

4、試后，NCONW/NF-2電極的電流密度仍保留初始值的87.5％，表明其優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。超級(jí)電容性能測試表明，NCONW/NF-2電極亦具有較高的比電容（1265F/g，1A/g）和優(yōu)異的倍率性能(64.4％，10A/g)。該結(jié)果可歸因于該納米墻材料最高的表面粗糙度、相鄰的具有大粒間孔的超薄納米片間開放性孔道以及介孔NiCo2O4納米片陣列與泡沫鎳骨架間強(qiáng)的相互作用所致的更多活性位暴露、更短的電子/離子傳輸路徑以及電子粒子在電極內(nèi)和電

5、極/電解質(zhì)界面間傳輸速率的提高。
　　(3)采用一步水相檸檬酸修飾共沉淀法制備得到超薄NiCo2O4納米片(130×12.6nm)垂直交錯(cuò)生長于還原氧化石墨烯片層的蜂巢狀NiCo2O4/rGO納米片陣列雜化材料。與單純NiCo2O4相比，NiCo2O4/rGO雜化物表現(xiàn)出明顯高的電催化甲醇氧化性能(電流密度80A/g，0.6V;低啟動(dòng)電位0.35V(vs.SCE)和500圈循環(huán)伏安測試后電流密度保持85％）和超級(jí)電容性能(1330