新能源的開(kāi)發(fā)及利用對(duì)電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換器件提出了新的要求。層狀雙金屬氫氧化物（layer double hydroxides,LDH）是一種理想的贗電容電極材料和電催化分解水催化劑材料,其層板中的過(guò)渡族金屬陽(yáng)離子可以作為電化學(xué)反應(yīng)的活性位點(diǎn),在超級(jí)電容器及電催化析氧催化劑方面有廣闊的應(yīng)用前景。但是LDH的電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較為緩慢,電子及離子傳導(dǎo)性較差,導(dǎo)致其電化學(xué)性能仍舊有較大的提升空間�；诖�,本文利用摻雜其它金屬離子的手段對(duì)NiCo-LDH進(jìn)行改性,分別制備了釩摻雜的NiCo-LDH作為超級(jí)電容器電極材料,以及釕摻雜的NiCo-LDH電催化析氧（oxygen evolution reaction,OER）催化劑材料。本文主要內(nèi)容如下:利用VCl₃作為釩源,采用簡(jiǎn)單的一步水熱法合成了釩摻雜的NiCo-LDH納米片,探究了摻雜量與電極材料形貌及電化學(xué)性能的關(guān)系,確定了最佳的摻雜比例（10%at）。釩摻雜改性的NiCo-LDH中的納米片排布更加致密,孔結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化,電化學(xué)儲(chǔ)能性能得到提升。在電流密度為1 A g^-1時(shí),電極材料的比容量為296... 

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【部分圖文】：

LDH的結(jié)構(gòu)示意圖[7]

惆逯械畝?勱鶚衾胱櫻?諞醞?南字斜ǖ賴腖DH中最常用的二價(jià)金屬陽(yáng)離子為：Mg2+，F(xiàn)e2+，Co2+，Cu2+，Ni2+或Zn2+，M3+代表的是板層中的三價(jià)金屬陽(yáng)離子，文獻(xiàn)中最常見(jiàn)的是Al3+，Cr3+，Ga3+，Mn3+或Fe3+，此外，鋰離子和一些四價(jià)的金屬陽(yáng)離子也可以引入到LDH的層板之中，甚至多元的LDH也可以被可控合成。通過(guò)對(duì)合成過(guò)程中加入的不同反應(yīng)物的投料比的調(diào)控，LDH的化學(xué)成分可以被相對(duì)精確地調(diào)控，從而可以制備獲得有不同化學(xué)性質(zhì)的LDH以滿足不同應(yīng)用的需求。構(gòu)成LDH層板的金屬陽(yáng)離子如圖1.2所示[8]。圖1.2LDH層板中的金屬陽(yáng)離子；代表的是在文獻(xiàn)中報(bào)道過(guò)的金屬陽(yáng)離子，代表的是在專利中報(bào)道過(guò)的金屬陽(yáng)離子，代表的是離子半徑和Mg2+偏離大于50%的元素，表示離子半徑和Mg2+偏離小于50%的元素，而與此同時(shí)，圖中某些元素其離子半徑既可以表現(xiàn)為小于50%又可以表現(xiàn)為大于50%，這是因?yàn)檫@些元素?fù)碛胁煌难趸瘧B(tài)[8]。Fig1.2MetalsinLDHlayers.Reportedinjournals,Claimedinpatents,DeviationfromShannonionicradiusofMg2+＞50%，DeviationfromShannonionicradiusofMg2+＜50%.SomeelementshaveionicradiusdeviationfromMg2+＞and＜50%,becausetheyexistindifferentoxidationstates.(2)層間的插層陰離子的種類(lèi)以及數(shù)量的可調(diào)控性LDH的陰離子吸附能力十分強(qiáng)，這是由于LDH具有十分大的比表面積，且層間距較大，層板帶有正電，故而，層板間可以容納許多不同種類(lèi)的陰離子，常見(jiàn)的插層陰離子包括CO32-，SO42-，NO3-，Cl-等。此外，層板與陰離子之間的相互作用力較弱，層間空間較為靈活，插層陰離子很容易發(fā)生離子交換被交換出來(lái)。LDH有極大的陰離子交換能力(anion-exchangecapacities,AEC)。LDHs的陰離子交換能力層?

，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)LDH與其他導(dǎo)電基底的均勻復(fù)合生長(zhǎng)，如石墨烯，碳納米管等。但是，由于尿素水解會(huì)在最終的LDH中引入CO32-作為插層陰離子，且對(duì)于含Cu2+或者Cr2+的一些LDH樣品的合成中受到一些限制，故而文獻(xiàn)中也用HMT或者CTAB來(lái)代替尿素水解進(jìn)行反應(yīng)。以HMT為例，水熱中的高溫條件，使得HMT更容易分解形成氨，故而可以為水熱反應(yīng)的進(jìn)行提供更強(qiáng)的堿性環(huán)境。與共沉淀相比，水熱合成的優(yōu)勢(shì)在于它能產(chǎn)生結(jié)晶良好，形態(tài)均勻的納米復(fù)合材料。通過(guò)水熱法合成的LDH與導(dǎo)電基底復(fù)合的電極材料在電化學(xué)領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用。下圖1.3是常見(jiàn)的水熱法合成LDH復(fù)合材料的圖示[33-36]。圖1.3水熱法合成NiFe-LDHs/rGO的示意圖[33]Fig1.3ThediagramofNiFe-LDHs/rGOpreparedbyhydrothermalreduction

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Synthesis of novel adsorbent by intercalation of biopolymer in LDH for the removal of arsenic from synthetic and natural water[J]. Hanen Bessaies,Sidra Iftekhar,Bhairavi Doshi,Jamel Kheriji,Mohamed Chaker Ncibi,Varsha Srivastava,Mika Sillanp??,Bechir Hamrouni.  Journal of Environmental Sciences. 2020(05)
[2]層狀雙氫氧化物/聚合物納米復(fù)合材料[J]. 賈潞,馬建中,高黨鴿,呂斌.  化學(xué)進(jìn)展. 2018(Z1)
[3]High-Performance Flexible Asymmetric Supercapacitor Based on CoAl-LDH and rGO Electrodes[J]. Shuoshuo Li,Pengpeng Cheng,Jiaxian Luo,Dan Zhou,Weiming Xu,Jingwei Li,Ruchun Li,Dingsheng Yuan.  Nano-Micro Letters. 2017(03)



本文編號(hào)：3325219