此方法实验步骤较复杂,持续的实验也相对比较久,实验实施起来具有一定的困难。
(2)液相沉淀法
膨胀石墨(EG)是一种具有高电导率、高孔隙率、大比表面积、价格低廉和无毒等优点的碳材料,已经被用作活性电极材料[12-13],但是未见用于提高NiO电化学性能的研究中。陈智栋等[11]采用液相沉淀法制备了质量分数为40%的氧化镍/膨胀石墨(NiO/EG)复合物,并研究了其物理和电化学性能,使人们更好的了解其电化学性能,对于之后的进一研究有更好的帮助。
主要实验步骤为:按摩尔比称取一定量的石墨、磷酸和高锰酸钾放入烧杯中,量取一定量的浓硝酸倒入烧杯中,在室温下放入搅拌锅中搅拌1h,多次洗涤后抽滤,将抽滤后的样品置在107℃下烘干2 h,再将样品放入于马弗炉中于下膨胀30S。室温下,将膨胀石墨超声波均匀分散在NiCl2溶液中,放入恒温水浴搅拌锅中搅拌并滴加25mL0.4 mol/L的NaOH溶液,得到中间产物Ni(OH)2/EG。用氢氧化钠溶液洗涤后离心,将离心好的样品在60℃下真空烘干12h,再在400℃马弗炉中煅烧2h,自然冷却,即得到质量分数为40%的NiO/EG复合物。
1.3.4介孔材料的制备
介孔材料的制备方法主要有水热合成法,溶胶-凝胶法和模板合成法等。
Hong等[14]使用溶胶一凝胶法,使用KMnO4和马来酸为原料制备出了比表面积为297m2/g,孔径大小为0.7~6.0的介孔MnO。Wang等使用模板合成法制备出介孔TiO2,它的比表面积和平均孔径在300℃和350℃不同条件下煅烧后的大小也不同。
1.3.5介孔材料的表征[16]
1、X射线衍射(XRD)分析
小角衍射图主要表征有序介孔碳孔结构的性质;大角衍射图主要表征样品的晶相结构。
2、N2吸附/脱附分析
是研究介孔物质孔径结构的最常用手段,用于测定介孔的比表面积和孔结构参数。
3、能谱仪
通过能谱图分析样品中的各元素种类和其含量,分析样品中的大部分二氧化硅是否除去,是否得到较纯净的介孔物质。
1.3.6电化学性能测试
张学良等用水热法制备了氧化镍后对其进行了电化学性能的测试。
1.循环伏安(CV)测试
将样品制备为工作电极,以铂片为对电极、饱和甘汞电极为参比电极,构成三电极体系。在6M KOH电解质溶液中按照不同的扫描速率,在电位区间为0.0-0.5V下进行进行循环伏安测试。根据循环伏安曲线可知,NiO电极的循环伏安曲线没有氧化还原峰的出现,表现为典型的赝电容行为。根据电容计算公式可以计算出样品氧化镍的比电容量。张学良等还研究了不同浓度的电解液与比电容的关系,可知在一定浓度范围内,随着电解液浓度的增大,比电容的值也在变大,当浓度选到6mol/L时,浓度对比电容值影响很小。电解液浓度与比电容的关系可能与电解液的导电能力有关,溶液的导电能力与离子的浓度成正比。
2.交流阻抗测试
从样品的交流阻抗图中可以看出,阻抗图由高频区的半圆和低频区的斜直线两部分蛆成,其中高频区半圆弧的出现主要是由金属氧化物/电解质界面电荷传输反应引起的阻抗,它与实轴的交点表示接触电阻,低频区的直线表明电极过程受扩散控制,它的斜率与电化学电器的充电机理有关。
3.充放电测试
NiO电极材料的充放电曲线具有高度的对称性,说明其反应为可逆反应,与之前的循环伏安测试得到结果相吻合,通过计算可以计算出其比电容。从NiO电极在添加不同类型表面活性剂下的放电曲线可以看出,在添加不同类型表面活性剂时,放电时间有所不同,其中添加阴离子表面活性剂的放电时间最为迟缓,比电容最大,所以可以说明添加阴离子表面活性剂的NiO电极材料的电化学性能最优。
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