過(guò)渡金屬鈷鎳基化合物有優(yōu)秀的電化學(xué)性能,可作為超級(jí)電容器電極材料和電解水催化劑。本文系先后利用雙溶劑熱法、水熱法、室溫硫化工藝以及化學(xué)氣相淀積法等合成多種結(jié)構(gòu)的鈷鎳基化合物,系統(tǒng)地對(duì)產(chǎn)物的微觀形貌和電化學(xué)特性進(jìn)行了表征和測(cè)量,并深入研究了一些重要結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。主要工作及研究結(jié)論如下:（1）利用乙二醇基雙溶劑,通過(guò)溶劑熱法獲得了多種形貌的硫化鈷鎳,發(fā)現(xiàn)硫化鈷鎳的形貌對(duì)其氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生較大影響。蜂窩狀多孔材料的比電容值在1 A/g條件下達(dá)到1464 F/g,在5 A/g的電流密度下,循環(huán)2000圈,電容保持率仍能達(dá)到87%。此外,還探明了蜂窩狀結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程,該結(jié)構(gòu)的形成與水壓導(dǎo)致的殼體破裂有關(guān)。利用丙三醇基雙溶劑熱法,無(wú)法獲得蜂窩結(jié)構(gòu),但通過(guò)調(diào)控合成時(shí)間,可獲得不同結(jié)晶性的硫化鈷鎳。用作電極材料,硫化鈷鎳硫（NiCo₂S₄-GE-3）在1A/g條件下?lián)碛斜入娙轂?816 F/g�？梢�(jiàn),形貌和結(jié)晶性優(yōu)化,均能改善硫化鈷鎳的電容性能。（2）基于乙二醇+異丙醇雙溶劑熱法,獲得石墨烯包覆蜂窩狀硫化鈷鎳復(fù)合材料。該材料的比電容在1A/g條件下為124... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超級(jí)電容器示意圖[5]

碩士學(xué)位論文6結(jié)構(gòu)不僅能夠?yàn)槟芰看鎯?chǔ)提供大量的電化學(xué)活性位點(diǎn)，而且擁有良好的電子傳遞性能，NiCo2S4@泡沫鎳電極在20mA/cm2的電流密度下，面積比電容可達(dá)到10.15F/cm2，且當(dāng)電流密度增大到100mA/cm2時(shí)，面積電容仍然為7.29F/cm2，顯示出優(yōu)異的電容保持率;電流密度為20mA/cm2，充放電5000次，電容保持率是72.5%，顯示出NiCo2S4@泡沫鎳電極良好的循環(huán)穩(wěn)定性。1.3鈷鎳基水電催化分解水概述(SummarizeofelectrocatalyticdecompositionofwaterinCobaltNickelbasedmaterials)1.3.1電催化分解水簡(jiǎn)介電催化分解水過(guò)程是借助直流電的作用，使水分子發(fā)生分解反應(yīng)，在陰極通過(guò)還原水形成氫氣，在陽(yáng)極則通過(guò)氧化水形成氧氣。在研究中，電解水的過(guò)程可以看作為兩個(gè)半反應(yīng)，即陰極上的還原析氫反應(yīng)，其熱力學(xué)平衡電位為0V，和陽(yáng)極上的析氧反應(yīng)，其熱力學(xué)平衡電位為1.23V。由于電解水過(guò)程中存在著由電解液電阻，隔膜電阻，電極電阻等產(chǎn)生的電阻電壓降，陰極，陽(yáng)極材料極化產(chǎn)生的過(guò)電勢(shì)等因素，電解水所需要的直流電壓一般遠(yuǎn)大于水的理論分解電壓，實(shí)際生產(chǎn)中電解水過(guò)程所需要的外加啟動(dòng)電壓大約為1.8~2.0V。為了降低電解水過(guò)程中電能損耗，可通過(guò)減少反應(yīng)體系電阻，降低電極材料的極化過(guò)電位來(lái)實(shí)現(xiàn)。電催化反應(yīng)是由陰極析氫反應(yīng)（Hydrogenevolutionreaction,HER）和陽(yáng)極析氧反應(yīng)（Oxygenevolutionreaction,OER）構(gòu)成(圖1-2)[37]。陽(yáng)極反應(yīng)為：4OH-=2H2O+O2+4e-，陰極反應(yīng)為：4e-+4H2O=2H2+4OH-。圖1-2電催化分解水示意圖[37]Figure1-2Schematicdiagramoftheelectrocatalyticdecompositionofwater[37]1.3.2電催化分解水原理電解水過(guò)程中，對(duì)電極施加電壓從而釋放出H3O+，游離的H3O+被吸附在催

3雙有機(jī)溶劑體系合成蜂窩狀硫化鈷鎳及電化學(xué)特性193.3乙二醇溶劑體系中硫化鈷鎳的表征(CharacterizationofCobaltnickelsulfidesynthesizedbyEthyleneglycolsolventsystem)3.3.1X-射線衍射及能譜分析圖3-1（a,b）為不同比例或類型雙溶體系制備得到的不同形貌NiCo2S4-EI-1，NiCo2S4-EI-2，NiCo2S4-EI-3，NiCo2S4-EI-4，NiCo2S4-EI-5，NiCo2S4-GI，NiCo2S4-EM，NiCo2S4-EA的X射線衍射光譜。在15~70°范圍內(nèi)，所有樣品在26.83°，31.59°，38.32°，50.46°和55.33°處具有相同的衍射峰，與卡片PDF-20-0782)相吻合，分別對(duì)應(yīng)(220)，(311)，(400)，(511)和(440)晶面，判斷為NiCo2S4化合物[54-55]。圖3-1不同比例或類型雙溶劑體系中硫化鈷鎳的XRD圖Figure3-1XRDpatternsofcobalt-nickelsulfideindifferentproportionsortypesofdoublesolventsystems3.3.2掃描電子顯微鏡分析樣品NiCo2S4-EI-1，NiCo2S4-EI-2，NiCo2S4-EI-3，NiCo2S4-EI-4，NiCo2S4-EI-5，NiCo2S4-GI，NiCo2S4-EM，NiCo2S4-EA的掃描電子顯微分析如圖3-2所示。從圖3-2（a~e）可以觀察到，NiCo2S4-EI-1呈現(xiàn)小的粒狀結(jié)構(gòu)（圖3-2（a））。NiCo2S4-EI-2樣品顯示具有約200nm直徑的球狀形貌（圖3-2（b）），并且少量球體表面因破裂形成的孔，此為空心球結(jié)構(gòu)。有趣地是，樣品NiCo2S4-EI-3則呈現(xiàn)出了蜂窩狀形態(tài)（圖3-2（c））并且具有較大的比表面積。由圖3-2（d，e）中顯示，隨著EG的增多和IPA的減少，樣品的形貌為蜂窩狀趨向顆粒結(jié)構(gòu)。特別地，僅用EG溶劑獲得的NiCo2S4-EI-5樣品呈現(xiàn)不等尺寸的顆粒結(jié)構(gòu)（圖3-2（e））。圖3-2（f~h）描述了使用其它溶劑獲得樣品的形貌。它們依舊表現(xiàn)出了直徑約200nm的不規(guī)則顆粒結(jié)構(gòu)。?


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