纳米(氢)氧化镍的制备及其电化学性能

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1、中南大学硕士学位论文纳米（氢）氧化镍的制备及其电化学性能姓名：段浩申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：刘开宇20090513硕士学位论文摘要本文在全面综述国内外Ni(OH)2研究进展的基础上，通过微乳法和微乳／溶剂热法制备了纳米Ni(OH)2和NiO。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外(IR)、热重(TG)等分析手段对产物的形貌及结构进行了表征，初步探讨了Ni(OH)2的生长机理，并对Ni(OH)2在MWNi电池和NiO在AC／NiO电容器上的电化学性能进行了研究。以TX-100／正己醇／正

2、庚缴水所形成的微乳液为反应体系，通过微乳法得到了无规则、弱结晶性的六方[3-Ni(OH)2。当∞=10时，Ni(OH)2电极的0．2C最大放电比容量为196．5mAh·g～，掺杂7％的CoO后增至234．6mAh·g一，电化学性能优于共沉淀和包覆Co(OHh两种方式。140℃水热处理lh后，电极的0，2C放电比容量增至259．2mAh·g～，且Clc伦o．2C和100次循环(1C)放电比容量保持率分别达到89．8％和81．2％。溶剂热反应后，Ni(OH)2的结晶性提高、粒径增大，具有片状、棒状和纺锤状三种形貌特征。溶剂热反应不改变电

3、极的放电比容量与∞值的变化趋势。随着溶剂热反应时间的延长，电极的高倍率放电性能提高。140。C溶剂热反应18h时，电极的0．2C最大放电比容量为279mAh-g-1，较未溶剂热时提高了44．4mAh·百1。循环伏安和电化学阻抗表明，此时电极的可逆性最好、扩散系数最大和电荷转移电阻最低。以CTAB／正丁醇／正庚烷／水所形成的微乳液为反应体系，通过微乳法得到了针状、六方D．Ni(OH)2，其长度约为20-40hill。当ta--28时，Ni(OH)2电极的O．2C最大放电比容量为222．6mAh·g一，掺杂7％的CoO后增至285．3m

4、Ah·分1，电化学性能明显优于共沉淀和包覆Co(OH)2两种方式。溶剂热反应后，Ni(OH)2的结晶性提高；具有片状和棒状结构，粒径分别为80-100nin和100-160nin。电极的放电比容量与03值的变化趋势不变，但是放电比容量明显降低。140。C溶剂热反应12h时，电极的0，2C最大放电比容量为234．6mAh·g-1，较未溶剂热时降低了50．7mAh·g～。循环伏安和电化学阻抗表明，此时电极的扩散系数最大、电荷转移电阻最低，电极受电荷转移控制。探讨了Ni(OH)2的生长机理，推测Ni(OH)2经表面活性剂诱导、自组装形成棒

5、状和片状结构。通过300℃煅烧由TX．100／正己醇／正庚烷／水微乳体系得到的Ni(OH)2，得到了无规则、立方NiO。随着煅烧温度的升高，NiO的粒径逐渐增大，在煅烧温度低于600。C时的晶体生长活化能为lO．72ld·mol～。TG曲线分为三部分，分别对应着Ni(OH)2中的吸附水、残余表面活性剂和晶格水的失去。DSC分析表明，Ni(OH)2的热分解温度为258℃。在100mA·g以电流密度下，AC／NiO电容器的比电容、比功率和比能量分别为104．4E-91、75W·kg"1和65．3Wh·k91，200硕士学位论文摘要次循环

6、后比电容保持率为87．7％。在0-1．5V电压范围内，AC／NiO电容器具有良好的电容特性。电化学阻抗结果表明，NiO电极具有较低的电荷转移电阻和良好的电化学电容行为。关键词氢氧化镍，氧化镍，微乳，溶剂热，超级电容器，电化学性能II硕士学位论文ABSTRACTInthisPaper,basedonthereviewoftheresearchanddevelopmentofNi(OH)2，nanometerNi(OH)2andNiOweresynthesizedbymicro-emulsionmethodandmicro—emulsi

7、on／solvent-thermalmethod．111emorphologyandstructureoftheproductswerecharacterizedbymeansofscanningelectronmicroscopy(SEM)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，X—raydiffraction(XRD)，infraredabsorptionspectroscopy(IR)andthermo-gravimetry(TG)．1kgrowthmechanismofNi(OH)2wasi

8、nvestigatedpreliminarily,theelectrochemicalpropertiesofNi(OH)2intheMH／NiandNiOintheAC／NiOcapacitorwerealsostudied．The